帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
【課題】クラックの発生を抑制した帯電部材を提供すること。
【解決手段】弾性層３１と、弾性層３１上に配設され、表面に凹凸を付与するための粒子３２Ｂを含んで構成されると共に、前記粒子３２Ｂが表面側に偏在している表面層３２と、を有する帯電部材である。
【解決手段】弾性層３１と、弾性層３１上に配設され、表面に凹凸を付与するための粒子３２Ｂを含んで構成されると共に、前記粒子３２Ｂが表面側に偏在している表面層３２と、を有する帯電部材である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及しており、画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、感光体（像保持体）ドラムをはじめとする感光体を帯電装置を用いて帯電させ、帯電した感光体上に周囲の電位とは電位が異なる静電潜像を形成することによって印刷したいパターンの形成が行われることが多く、このようにして形成された静電潜像は、トナーで現像された後、最終的に記録用紙などの記録媒体上に転写される。
【０００３】
帯電装置は、感光体を帯電させるという重要な働きをする装置であり、感光体に直接接触して感光体を帯電させる接触帯電方式の帯電装置と、感光体とは接触せずに感光体近傍でコロナ放電などにより感光体を帯電させる非接触帯電方式の帯電装置との２種類の帯電装置に大別される。最近では、非接触帯電方式の帯電装置に比較してオゾンや窒素酸化物等の化学物質の発生量の少ない接触帯電方式を採用する帯電装置が増えている。
【０００４】
帯電装置に備えられる帯電ロール等の帯電部材として、トナー付着等の汚染を防止するため、粒子（フィラー）を含有させて表面粗さを大きくした帯電部材が提案されてきている。具体的には、例えば、導電性基体上に抵抗層を被覆又は支持した構造を有する帯電部材において、該抵抗層が、該非導電性粒子を導電性基体に近い内面側近傍に比べて表面側近傍に多く含有することを特徴とし、前記抵抗層内において、非導電性粒子が、下面側の厚み１０％の範囲に比べ、表面側の面から厚み１０％の範囲以内に、１．１倍以上５倍以下の割合で分布している帯電部材が提案されている（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００５−３００６６７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、クラックの発生を抑制した帯電部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、
弾性層と、
前記弾性層上に配設され、表面に凹凸を付与するための粒子を含んで構成されると共に、前記粒子が表面側に偏在している表面層と、
を有する帯電部材。
【０００７】
請求項２に係る発明は、
前記粒子が、前記弾性層側から表面側に向かって、表面層の平均膜厚に対して３０％以内の領域内に存在しない請求項１に記載の帯電部材。
【０００８】
請求項３に係る発明は、
請求項１又は２に記載の帯電部材を備える帯電装置。
【０００９】
請求項４に係る発明は、
像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、を備え、
前記帯電手段が、請求項３に記載の帯電装置であるプロセスカートリッジ。
【００１０】
請求項５に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
を備え、
前記帯電手段が、請求項３に記載の帯電装置である画像形成装置。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、表面層の粒子が表面側に偏在しない場合に比べクラックの発生が抑制される。
請求項２に係る発明によれば、表面層の粒子が弾性層側の領域に存在する場合に比べ、クラックの発生が抑制される。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、帯電部材のクラックの発生が抑制されつつ、帯電が行われる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、帯電部材のクラックの発生が抑制されつつ、帯電が行われる。
請求項５に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、帯電部材のクラックの発生が抑制されつつ、帯電が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一例である実施形態について図面を参照しつつ、説明する。
【００１３】
（帯電部材）
図１は、本実施形態に係る帯電部材を示す概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る帯電部材の概略断面図である。図３は、本実施形態に係る帯電部材における表面層を示す拡大断面図である。なお、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
本実施形態に係る帯電部材１２１は、図１及び図２に示すように、例えば、シャフト３０（芯体）と、シャフト３０の外周面に配設された弾性層３１と、弾性層３１の外周面に配設された表面層３２と、を有するロール部材である。そして、表面層３２は、図３に示すように、樹脂３２Ａと粒子３２Ｂとを含んで構成されている。
【００１５】
本実施形態に係る帯電部材１２１は、上記構成に限られず、例えば、弾性層３１とシャフト３０との間に配設される接着層（プライマー層）、弾性層３１と表面層３２との間に配設される抵抗調整層又は移行防止層、表面層３２の外側（最表面）に配設されるコーティング層（保護層）を設けた構成であってもよい。
【００１６】
シャフト３０は、導電性の棒状部材であり、例えば、その材質としては鉄（快削鋼等），銅，真鍮，ステンレス，アルミニウム，ニッケル等の金属が挙げられる。また、シャフト３０としては、外周面にメッキ処理を施した部材（例えば樹脂や、セラミック部材）、導電剤が分散された部材（例えば樹脂や、セラミック部材）等も挙げられる。シャフト３０は、中空状の部材（筒状部材）であってもよし、非中空状の部材であってもよい。
【００１７】
弾性層３１は、例えば、弾性材料と、導電剤と、必要に応じて、その他添加剤と、を含んで構成される。
【００１８】
弾性材料としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、ポリウレタン、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、ＮＢＲ及びこれらのブレンドゴムが望ましく用いられる。これらの弾性材料は、発泡したものであっても無発泡のものであってもよい
【００１９】
導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属又は合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの粉末が挙げられる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；が挙げられる。これらの導電剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２０】
ここで、カーボンブラックとして具体的には、デグサ社製の「スペシャルブラック３５０」、同「スペシャルブラック１００」、同「スペシャルブラック２５０」、同「スペシャルブラック５」、同「スペシャルブラック４」、同「スペシャルブラック４Ａ」、同「スペシャルブラック５５０」、同「スペシャルブラック６」、同「カラーブラックＦＷ２００」、同「カラーブラックＦＷ２」、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」等が挙げられる。
【００２１】
導電剤の添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、弾性材料１００質量部に対して、１質量部以上３０質量部以下の範囲であることが望ましく、１５質量部以上２５質量部以下の範囲であることがより望ましい。一方、上記イオン導電剤の場合は、弾性材料１００質量部に対して、０．１質量部以上５．０質量部以下の範囲であることが望ましく、０．５質量部以上３．０質量部以下の範囲であることがより望ましい。
【００２２】
弾性層３１に配合されるその他添加剤としては、例えば、軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤、充填剤（シリカ、炭酸カルシウム等）等の通常弾性層に添加され得る材料が挙げられる。
【００２３】
弾性層３１の厚みは、平均膜厚で１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度とすることが望ましく、２ｍｍ以上５ｍｍ以下程度とすることがより望ましい。そして、弾性層の体積抵抗率は１０３Ωｃｍ以上１０１４Ωｃｍ以下が望ましい。
【００２４】
表面層３２は、図３に示すように、樹脂３２Ａと、粒子３２Ｂと、必要に応じて、導電剤やその他添加剤と、を含んで構成される。そして、表面層３２は、粒子３２Ｂが表面側に偏在（帯電部材１２１外周面側に偏在）している。
【００２５】
粒子３２Ｂは、表面層３２に配合させ、当該表面層３２の表面（帯電部材１２１外周面）に凹凸（特定の表面粗さ）を付与するためのものであり、粒子３２Ｂにより表面層３２の表面に凹凸が付与されている。
【００２６】
粒子３２Ｂは、表面層３２の表面側に偏在（帯電部材１２１外周面側に偏在）させ、特に、表面層３２の弾性層側に存在せず、表面層３２の表面側（帯電部材１２１外周面側）に存在することがよい。具体的には、例えば、前記粒子３２Ｂは、弾性層３１側から表面側に向かって、表面層３２の平均膜厚に対して３０％以内（望ましくは４０％以内、より望ましくは５０％以内）の領域内に存在しないことがよい。つまり、図３に示すように、表面層３２において、その厚み方向に沿った弾性層３１接触面からの距離Ｔ２が表面層３２の平均膜厚Ｔ１の３０％以内となる領域に、粒子３２Ｂが存在しないことがよい。
【００２７】
ここで、帯電部材１２１から片刃ナイフで断片（大きさ５ｍｍ角）を切り出し、この断片の表面層をレーザー顕微鏡（装置名：オリンパス社製 ＯＬＳ１１００）で観察した。表面層の最も厚くなっている部分の厚さ、及び弾性層側で粒子（フィラー）が存在しない領域（表面層の厚み方向に沿った弾性層３１接触面からの距離Ｔ２以内の領域）の最も薄い厚みをそれぞれ測定し、これを１０回繰り返した平均値を表面層平均膜厚Ｔ１、粒子（フィラー）が存在しない領域（表面層の厚み方向に沿った弾性層３１接触面からの距離Ｔ２以内の領域）Ｔ２とした。
【００２８】
なお、粒子３２Ｂを表面層３２内で偏在させる手法としては、例えば、粒子３２Ｂを配合しない表面層形成用塗布液（組成物）を用いて弾性層上にベース表面層を形成した後、その後、粒子３２Ｂを配合した表面層形成用塗布液（組成物）を用いてベース表面層上に粒子含有表面層を形成する手法が挙げられる。
【００２９】
粒子３２Ｂとしては、導電性粒子、非導電性粒子のいずれでもよいが、非導電性粒子がよい。導電性粒子としては、弾性層３１に配合する上記導電剤として挙げられた材料の粒子が挙げられる。非導電性粒子としては、樹脂粒子（ポリイミド樹脂粒子、メタクリル樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子等）、無機粒子（クレー粒子，カオリン粒子，タルク粒子，シリカ粒子，アルミナ粒子等）、又はセラミック粒子等が挙げられる。粒子３２Ｂは、樹脂３２Ａと同種の樹脂で構成した粒子であってもよく、これにより粒子３２Ｂと樹脂３２Ａとの相溶性がよくなり、粒子３２Ｂと樹脂３２Ａとの密着性が高くなる。
ここで、導電性とは、体積抵抗率が１０１３Ωｃｍ未案を意味し、非導電性とは、体積抵抗率が１０１３Ωｃｍ以上を意味する。なお、他も同様である。
【００３０】
粒子３２Ｂの体積平均粒径は、１．５μｍ以上１５μｍ以下であることが望ましく、より望ましくは２．５μｍ以上１２μｍ以下である。粒子３２Ｂの体積平均粒径を上記範囲とすると、表面層３２に対して特定の十点平均表面粗さＲｚを得ることが容易となる。なお、粒子３２Ｂの体積平均粒径は、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用いて測定した値である。この場合、粒子の粒径レベルにより、最適なアパーチャーを用いて測定する。なお、粒子３２Ｂは、球形であっても、不定形であってもよい。
【００３１】
ここで、粒子３２Ｂの体積平均粒径ｔと表面層３２の平均膜厚Ｔ１との関係は、
式：０．２５×Ｔ１≦ｔ≦０．６×Ｔ１を満たすことが望ましく、
式：０．３５×Ｔ１≦ｔ≦０．５×Ｔ１を満たすことがより望ましい。この関係を満たすと、表面層３２に対して特定の十点平均表面粗さＲｚを得ることが容易となる。
【００３２】
粒子３２Ｂの配合量は、樹脂３２Ａ１００部に対して５質量部以上６０質量部以下であることが望ましく、より望ましくは１５質量部以上５５質量部以下であり、さらに望ましくは、２５質量部以上５０質量部以下である。粒子３２Ｂの配合量を上記範囲とすると、表面層３２に対して特定の十点平均表面粗さＲｚを得ることが容易となる。
【００３３】
一方、樹脂３２Ａとしては、アクリル樹脂，セルロース樹脂，ポリアミド樹脂，共重合ナイロン，ポリウレタン樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリエステル樹脂，ポリエチレン樹脂，ポリビニル樹脂，ポリアリレート樹脂，スチレンブタジエン樹脂，メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂（例えばテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等）、尿素樹脂等が挙げられる。ここで、共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、の内のいずれか１種又は複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、６ナイロン、６６ナイロン等が挙げられる。また、樹脂３２Ａとしては、上記弾性層３１に配合される弾性材料を適用してもよい。
【００３４】
表面層３２に配合される導電剤としては、上記弾性層３１に配合される導電剤が挙げられる。また、その他添加剤としては、例えば、導電剤、軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤等の通常表面層に添加され得る材料が挙げられる。
【００３５】
表面層３２の厚み（全体厚み）は、平均膜厚で７μｍ以上２５μｍ以下が望ましい。そして、表面層の体積抵抗率は１０３Ωｃｍ以上１０１４Ωｃｍ以下が望ましい。
【００３６】
本実施形態に係る帯電部材１２１は、例えば、シャフト３０の外周面に、例えば例えば、ブレード塗布法，マイヤーバー塗布法，スプレー塗布法，浸漬塗布法，ビード塗布法，エアーナイフ塗布法，カーテン塗布法等を利用して、シャフト３０の外周面に、弾性層３１及び表面層３２を順次形成することで製造される。
【００３７】
本実施形態に係る帯電部材１２１は、その表面（粒子３２Ｂよって付与される表面層３２の表面）の十点平均表面粗さＲｚが、３μｍ以上１２μｍ以下であることが望ましく、７μｍ以上１２μｍ以下であることがより望ましく、１０μｍ以上１２μｍ以下であることが特に望ましい。この範囲に設定することによって、表面層３２にトナーや外添剤などの異物が付着しにくくなり、耐汚染性が高くなる。十点平均表面粗さＲｚが３μｍ未満であると、トナーや外添剤などの異物が付着することがある。十点平均表面粗さＲｚが１２μｍよりも大きい場合には、凹凸部分にトナー及び紙粉等が溜まり易くなると共に、局所的に異常放電が発生しやすなり、白抜け等の画像欠陥が起こることがある。
【００３８】
なお、当該十点平均表面粗さＲｚとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に規定された表面粗さのことである。十点平均表面粗さＲｚは、表面粗さ測定器等を用いて測定することができるが、本発明においては、２３℃・５５ＲＨ％の環境下において、接触式表面粗さ測定装置（サーフコム５７０Ａ、東京精密社製）を用いた。表面粗さの測定に際しては、測定距離を２．５ｍｍとし、接触針としてはその先端がダイヤモンド（５μｍＲ、９０°円錐）のものを用い、場所を変えて３回繰り返し測定した際の平均値を十点平均表面粗さＲｚとして求めた。
【００３９】
以上説明した本実施形態に係る帯電部材１２１では、表面に凹凸を付与するための粒子３２Ｂが、表面層３２の表面側に偏在にて配合されている。これにより、表面層３２内では、弾性層側に存在する粒子３２Ｂが存在がなく又は少なくなり、表面層３２の弾性層側で粒子３２Ｂ以外成分（樹脂成分）により構成された膜が一定以上の厚みで確保される。このため、表面層の局所的な膜強度の低下が抑制されることから、表面層のクラックの発生が抑制される。その結果、少量の粒子３２Ｂにより、帯電部材の表面に特定の表面粗さが付与されると共に、トナーに対する汚染性や、帯電性の低下が抑制されることにもなる。
【００４０】
（帯電装置）
以下、本実施形態に係る帯電装置について説明する。図４は、本実施形態に係る帯電装置の概略斜視図である。本実施形態に係る帯電装置は、帯電部材として、上記本実施形態に係る帯電部材を適用した形態である。
【００４１】
本実施形態に係る帯電装置１２は、図４に示すように、例えば、帯電部材１２１と、クリーニング部材１２２と、が特定の食い込み量で接触している配置されている。そして、帯電部材１２１のシャフト３０及びクリーニング部材１２２のシャフト１２２Ａの軸方向両端は、各部材が回転自在となるように導電性軸受け１２３（導電性ベアリング）で保持されている。導電性軸受け１２３の一方には電源１２４が接続されている。なお、本実施形態に係る帯電装置は、上記構成に限られず、例えば、クリーニング部材１２２を備えない形態であってもよい。
【００４２】
クリーニング部材１２２は、帯電部材１２１の表面を清掃するための清掃部材であり、例えば、ロール状で構成されている。クリーニング部材１２２は、例えば、シャフト１２２Ａと、シャフト１２２Ａの外周面に弾性層１２２Ｂと、で構成される。
【００４３】
シャフト１２２Ａは、導電性の棒状部材であり、その材質は例えば、鉄（快削鋼等），銅，真鍮，ステンレス，アルミニウム，ニッケル等の金属が挙げられる。また、シャフト１２２Ａとしては、外周面にメッキ処理を施した部材（例えば樹脂や、セラミック部材）、導電剤が分散された部材（例えば樹脂や、セラミック部材）等も挙げられる。シャフト１２２Ａは、中空状の部材（筒状部材）であってもよし、非中空状の部材であってもよい。
【００４４】
弾性層１２２Ｂは、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなり、内部や表面に空洞や凹凸部（以下、セルという。）が存在し、弾性を有していることがよい。弾性層１２２Ｂは、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、オレフィン、メラミン又はポリプロピレン、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム）、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレン、シリコーン、ニトリル、等の発泡性の樹脂材料又はゴム材料を含んで構成される。
【００４５】
これらの発泡性の樹脂材料又はゴム材料のなかもで、帯電部材１２１との従動摺擦によりトナーや外添剤などの異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電部材１２１の表面にクリーニング部材１２２の擦れによるキズをつけ難くするために、また、長期にわたり千切れや破損が生じ難くするために、引き裂き、引っ張り強さなどに強いポリウレタンが特に好適に適用される。
【００４６】
ポリウレタンとしては、特に限定するものではなく、例えば、ポリオール（例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステル、アクリルポリールなど）と、イソシアネート（２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネートや４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなど）の反応物が挙げられ、これらの鎖延長剤（例えば１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど）による反応物であってもよい。なお、ポリウレタンは、発泡剤（水やアゾ化合物（アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等）を用いて発泡させるのが一般的である。
【００４７】
弾性層１２２Ｂの２５ｍｍ当たりのセル数（個／２５ｍｍ）としては、２０／２５ｍｍ以上８０／２５ｍｍ以下であることが望ましく、３０／２５ｍｍ以上８０／２５ｍｍ以下であることがさらに望ましく、３０／２５ｍｍ以上５０／２５ｍｍ以下であることが特に望ましい。
【００４８】
弾性層１２２Ｂの硬さとしては、１００Ｎ以上５００Ｎ以下が望ましく１００Ｎ以上４００Ｎ以下がさらに望ましく、１５０Ｎ以上４００Ｎ以下が特に望ましい。
【００４９】
導電性軸受け１２３は、帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とを一体で回転自在に保持すると共に、当該部材同士の軸間距離を保持する部材である。導電性軸受け１２３は、導電性を有する材料で製造されていればいかなる材料及び形態でもよく、例えば、導電性のベアリングや導電性の滑り軸受けなどが適用される。
【００５０】
電源１２４は、導電性軸受け１２３へ電圧を印加することにより帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とを同極性に帯電させる装置であり、公知の高圧電源装置を用いることができる。
【００５１】
本実施形態に係る帯電装置１２では、電源１２４から導電性軸受け１２３に電圧が印加されることで、帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とが同極性に帯電する。これにより、像保持体表面の異物（例えばトナーや外添剤）をクリーニング部材１２２及び帯電部材１２１表面に蓄積させるが抑制され、像保持体に移行でき、像保持体のクリーニング装置で異物が回収される。そのため、長期にわたり帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とに汚れが蓄積することが抑制され、帯電性能が維持される。
【００５２】
（画像形成装置、プロセスカートリッジ）
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える。そして、帯電手段（帯電装置）として、上記本実施形態に係る帯電装置を適用する。
【００５３】
一方、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、例えば上記構成の画像形成装置に脱着され、像保持体と、像保持体を帯電する帯電手段と、を備える。そして、帯電手段として、上記本実施形態に係る帯電装置を適用する。本実施形態に係るプロセスカートリッジは、必要に応じて、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段、像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段及び転写後の像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも一種を備えていてもよい。
【００５４】
次に、本実施形態に係る画像形成装置、及びプロセスカートリッジについて図面を参照しつつ説明する。図５は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図６は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
【００５５】
本実施形態に係る画像形成装置１０１は、図５に示すように、像保持体１０を備え、その周囲に、像保持体を帯電する帯電装置１２と、帯電装置１２により帯電された像保持体１０を露光して潜像を形成する露光装置１４と、露光装置１４により形成した潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１６と、現像装置１６により形成したトナー像を記録媒体Ａに転写する転写装置１８と、転写後の像保持体１０表面の残留トナーを除去するクリーニング装置２０と、を備える。また、転写装置１８により記録媒体Ａに転写されたトナー像を定着する定着装置２２を備える。
【００５６】
そして、本実施形態に係る画像形成装置１０１は、帯電装置１２として、例えば、帯電部材１２１と、帯電部材１２１に接触配置されたクリーニング部材１２２と、帯電部材１２１及びクリーニング部材１２２の軸方向両端を各部材が回転自在となるように保持する導電性軸受け１２３（導電性ベアリング）と、導電性軸受け１２３の一方に接続された電源１２４と、が配設された、上記本実施形態に係る帯電装置が適用されている。
【００５７】
一方、本実施形態の画像形成装置１０１は、帯電装置１２（帯電部材１２１）以外の構成については、従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として公知の構成が適用される。以下、各構成の一例につき説明する。
【００５８】
像保持体１０は、特に制限なく、公知の感光体が適用されるが、電荷発生層と電荷輸送層を分離した、いわゆる機能分離型と呼ばれる構造の有機感光体が好適に適用される。また、像保持体１０は、その表面層が電荷輸送性を有し架橋構造を有するシロキサン系樹脂、フェノール系樹脂で構成された感光体も好適に適用される。
【００５９】
露光装置１４としては、例えば、レーザー光学系やＬＥＤアレイ等が適用される。
【００６０】
現像装置１６は、例えば、現像剤層を表面に形成させた現像剤保持体を像保持体１０に接触若しくは近接させて、像保持体１０の表面の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置である。現像装置１６の現像方式は、既知の方式として二成分現像剤による現像方式が好適に適用される。この二成分現像剤による現像方式には、例えば、カスケード方式、磁気ブラシ方式などがある。
【００６１】
転写装置１８としては、例えば、コロトロン、スコロトロン等の非接触転写方式、記録媒体Ａを介して導電性の転写ロールを像保持体１０に接触させ記録媒体Ａにトナー像を転写する接触転写方式のいずれを適応してもよい。
【００６２】
クリーニング装置２０は、例えば、クリーニングブレードを像保持体１０の表面に直接接触させて表面に付着しているトナー、紙粉、ゴミなどを除去する部材である。クリーニング装置２０としては、クリーニングブレード以外にクリーニングブラシ、クリーニングロール等を適用してもよい。
【００６３】
定着装置２２としては、ヒートロールを用いる加熱定着装置が好適に適用される。加熱定着装置は、例えば、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層により、いわゆる離型層を形成した定着ローラと、この定着ローラに対し特定の接触圧で接触して配置され、円筒状芯金の外周面あるいはベルト状基材表面に耐熱弾性体層を形成した加圧ローラ又は加圧ベルトと、で構成される。未定着のトナー像の定着プロセスは、例えば、定着ローラと加圧ローラ又は加圧ベルトとの間に未定着のトナー像が転写された記録媒体Ａを挿通させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。
【００６４】
なお、本実施形態に係る画像形成装置１０１は、上記構成に限られず、例えば、中間転写体を利用した中間転写方式の画像形成装置、各色のトナー像を形成する画像形成ユニットを並列配置させた所謂タンデム方式の画像形成装置であってもよい。
【００６５】
一方、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、図６に示すように、上記図５に示す画像形成装置において、露光のための開口部２４Ａ、除電露光のための開口部２４Ｂ及び取り付けレール２４Ｃが備えられた筐体２４により、像保持体１０と、像保持体を帯電する帯電装置１２と、露光装置１４により形成した潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１６と、転写後の像保持体１０表面の残留トナーを除去するクリーニング装置２０と、を一体的に組み合わせて保持して構成したプロセスカートリッジ１０２である。そして、プロセスカートリッジ１０２は、上記図５に示す画像形成装置１０１に脱着自在に装着されている。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。なお、特に断りがない限り、「部」は、「質量部」を意味する。
【００６７】
［実施例１］
（帯電ロールの作製）
−弾性層の形成−
弾性材料（エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム） １００質量部に対して、導電剤（カーボンブラック アサヒサーマル：旭カーボン社製）１５質量部、加硫剤（硫黄 ２００メッシュ：鶴見化学工業社製）１質量部、及び加硫促進剤（ノクセラーＤＭ：大内新興化学工業社製）：２．０質量部等を加えた混合物を、オープンロールで混練りし、ＳＵＳ３０３からなる直径８ｍｍのシャフト（導電性支持体）外周面に接着層を介してプレス成形機を用いて、厚み７ｍｍの弾性層を形成し、直径１５ｍｍのロールを得た。その後、研磨により、厚み６ｍｍの弾性層を有する直径１４ｍｍの導電性弾性ロールを得た。
【００６８】
−表面層の形成−
高分子材料（飽和共重合ポリエステル樹脂溶液） １００質量部に対して硬化剤（アミノ樹脂溶液 スーパーベッカミンＧ−８２１−６０：大日本インキ化学工業社製）：２６．３質量部、導電剤（カーボンブラック） １０質量部を加えた混合物を、ビーズミルにて分散し、これをメチルエチルケトンで希釈して分散液を得た。そして、分散液に、上記導電性弾性ロールの表面に浸漬塗布し、１８０℃で２０分間加熱乾燥して、厚み３．８μｍのベース表面層（粒子非含有表面層）を得た。
【００６９】
次に、上記分散液１００質量部に対してポリスチレンフィラー（体積平均粒子径４．１μｍ）３０質量部を分散した分散液を、ベース表面層を有する導電性弾性ロールの表面に浸漬塗布し、１８０℃で３０分間加熱乾燥し、表面層全体の厚みが８．２μｍとなるように粒子含有表面層を形成した。
このようにして帯電ロールを得た。
【００７０】
（帯電ロールの評価）
−表面層の観察−
既述の通り、表面層の平均膜厚Ｔ１、粒子（フィラー）が存在しない領域（表面層の厚み方向に沿った弾性層３１接触面からの距離Ｔ２以内の領域）Ｔ２を求めた。
【００７１】
−クラック・スジ評価−
富士ゼロックス製カラー複写機ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ Ｃｏｌｏｒ ａ４５０のトナーカートリッジに上記の帯電ロールを組み込んで１００００枚画出し後、帯電ロール上のクラックを観察した。クラックの発生がなければ○、幅１μｍ以下のクラックが発生していれば△、幅１μｍ以上のクラックが発生していれば×とした。また、１００００枚目の画で、帯電ロールの汚れによるスジが発生していなければ○、軽微なスジが見られれば△、濃いスジが発生していれば×とした。
【００７２】
［実施例２乃至７］
表１に従った、ベース表面層（粒子非含有表面層）の厚み、及び表面層の平均膜厚（表面層全体の厚み）となるように、表面層の形成において各分散液の浸漬塗布の塗膜厚を調整した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを作製した。そして、得られた帯電ロールについて、実施例１と同様にして評価した。
【００７３】
［比較例１］
表１に従った、表面層の平均膜厚（表面層全体の厚み）となるように、ベース表面層（粒子非含有表面層）のみを形成した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを作製した。そして、得られた帯電ロールについて、実施例１と同様にして評価した。
【００７４】
【表１】
【００７５】
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、クラックの発生、画像のスジの発生が抑制されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本実施形態に係る帯電部材を示す概略斜視図である。
【図２】本実施形態に係る帯電部材の概略断面図である。
【図３】本実施形態に係る帯電部材における表面層を示す拡大断面図である。
【図４】本実施形態に係る帯電装置の概略斜視図である。
【図５】本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図６】本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 像保持体
１２ 帯電装置
１４ 露光装置
１６ 現像装置
１８ 転写装置
２０ クリーニング装置
２２ 定着装置
２４ 筐体
２４Ａ 開口部
２４Ｂ 開口部
２４Ｃ 取り付けレール
３０ シャフト
３１ 弾性層
３２ 表面層
３２Ａ 樹脂
３２Ｂ 前記粒子
１０１ 画像形成装置
１０２ プロセスカートリッジ
１２１ 帯電部材
１２２ クリーニング部材
１２３ 導電性軸受け
１２２Ａ シャフト
１２２Ｂ 弾性層
１２４ 電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及しており、画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、感光体（像保持体）ドラムをはじめとする感光体を帯電装置を用いて帯電させ、帯電した感光体上に周囲の電位とは電位が異なる静電潜像を形成することによって印刷したいパターンの形成が行われることが多く、このようにして形成された静電潜像は、トナーで現像された後、最終的に記録用紙などの記録媒体上に転写される。
【０００３】
帯電装置は、感光体を帯電させるという重要な働きをする装置であり、感光体に直接接触して感光体を帯電させる接触帯電方式の帯電装置と、感光体とは接触せずに感光体近傍でコロナ放電などにより感光体を帯電させる非接触帯電方式の帯電装置との２種類の帯電装置に大別される。最近では、非接触帯電方式の帯電装置に比較してオゾンや窒素酸化物等の化学物質の発生量の少ない接触帯電方式を採用する帯電装置が増えている。
【０００４】
帯電装置に備えられる帯電ロール等の帯電部材として、トナー付着等の汚染を防止するため、粒子（フィラー）を含有させて表面粗さを大きくした帯電部材が提案されてきている。具体的には、例えば、導電性基体上に抵抗層を被覆又は支持した構造を有する帯電部材において、該抵抗層が、該非導電性粒子を導電性基体に近い内面側近傍に比べて表面側近傍に多く含有することを特徴とし、前記抵抗層内において、非導電性粒子が、下面側の厚み１０％の範囲に比べ、表面側の面から厚み１０％の範囲以内に、１．１倍以上５倍以下の割合で分布している帯電部材が提案されている（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００５−３００６６７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、クラックの発生を抑制した帯電部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、
弾性層と、
前記弾性層上に配設され、表面に凹凸を付与するための粒子を含んで構成されると共に、前記粒子が表面側に偏在している表面層と、
を有する帯電部材。
【０００７】
請求項２に係る発明は、
前記粒子が、前記弾性層側から表面側に向かって、表面層の平均膜厚に対して３０％以内の領域内に存在しない請求項１に記載の帯電部材。
【０００８】
請求項３に係る発明は、
請求項１又は２に記載の帯電部材を備える帯電装置。
【０００９】
請求項４に係る発明は、
像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、を備え、
前記帯電手段が、請求項３に記載の帯電装置であるプロセスカートリッジ。
【００１０】
請求項５に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
を備え、
前記帯電手段が、請求項３に記載の帯電装置である画像形成装置。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、表面層の粒子が表面側に偏在しない場合に比べクラックの発生が抑制される。
請求項２に係る発明によれば、表面層の粒子が弾性層側の領域に存在する場合に比べ、クラックの発生が抑制される。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、帯電部材のクラックの発生が抑制されつつ、帯電が行われる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、帯電部材のクラックの発生が抑制されつつ、帯電が行われる。
請求項５に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、帯電部材のクラックの発生が抑制されつつ、帯電が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一例である実施形態について図面を参照しつつ、説明する。
【００１３】
（帯電部材）
図１は、本実施形態に係る帯電部材を示す概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る帯電部材の概略断面図である。図３は、本実施形態に係る帯電部材における表面層を示す拡大断面図である。なお、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
本実施形態に係る帯電部材１２１は、図１及び図２に示すように、例えば、シャフト３０（芯体）と、シャフト３０の外周面に配設された弾性層３１と、弾性層３１の外周面に配設された表面層３２と、を有するロール部材である。そして、表面層３２は、図３に示すように、樹脂３２Ａと粒子３２Ｂとを含んで構成されている。
【００１５】
本実施形態に係る帯電部材１２１は、上記構成に限られず、例えば、弾性層３１とシャフト３０との間に配設される接着層（プライマー層）、弾性層３１と表面層３２との間に配設される抵抗調整層又は移行防止層、表面層３２の外側（最表面）に配設されるコーティング層（保護層）を設けた構成であってもよい。
【００１６】
シャフト３０は、導電性の棒状部材であり、例えば、その材質としては鉄（快削鋼等），銅，真鍮，ステンレス，アルミニウム，ニッケル等の金属が挙げられる。また、シャフト３０としては、外周面にメッキ処理を施した部材（例えば樹脂や、セラミック部材）、導電剤が分散された部材（例えば樹脂や、セラミック部材）等も挙げられる。シャフト３０は、中空状の部材（筒状部材）であってもよし、非中空状の部材であってもよい。
【００１７】
弾性層３１は、例えば、弾性材料と、導電剤と、必要に応じて、その他添加剤と、を含んで構成される。
【００１８】
弾性材料としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、ポリウレタン、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、ＮＢＲ及びこれらのブレンドゴムが望ましく用いられる。これらの弾性材料は、発泡したものであっても無発泡のものであってもよい
【００１９】
導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属又は合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの粉末が挙げられる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；が挙げられる。これらの導電剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２０】
ここで、カーボンブラックとして具体的には、デグサ社製の「スペシャルブラック３５０」、同「スペシャルブラック１００」、同「スペシャルブラック２５０」、同「スペシャルブラック５」、同「スペシャルブラック４」、同「スペシャルブラック４Ａ」、同「スペシャルブラック５５０」、同「スペシャルブラック６」、同「カラーブラックＦＷ２００」、同「カラーブラックＦＷ２」、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」等が挙げられる。
【００２１】
導電剤の添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、弾性材料１００質量部に対して、１質量部以上３０質量部以下の範囲であることが望ましく、１５質量部以上２５質量部以下の範囲であることがより望ましい。一方、上記イオン導電剤の場合は、弾性材料１００質量部に対して、０．１質量部以上５．０質量部以下の範囲であることが望ましく、０．５質量部以上３．０質量部以下の範囲であることがより望ましい。
【００２２】
弾性層３１に配合されるその他添加剤としては、例えば、軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤、充填剤（シリカ、炭酸カルシウム等）等の通常弾性層に添加され得る材料が挙げられる。
【００２３】
弾性層３１の厚みは、平均膜厚で１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度とすることが望ましく、２ｍｍ以上５ｍｍ以下程度とすることがより望ましい。そして、弾性層の体積抵抗率は１０３Ωｃｍ以上１０１４Ωｃｍ以下が望ましい。
【００２４】
表面層３２は、図３に示すように、樹脂３２Ａと、粒子３２Ｂと、必要に応じて、導電剤やその他添加剤と、を含んで構成される。そして、表面層３２は、粒子３２Ｂが表面側に偏在（帯電部材１２１外周面側に偏在）している。
【００２５】
粒子３２Ｂは、表面層３２に配合させ、当該表面層３２の表面（帯電部材１２１外周面）に凹凸（特定の表面粗さ）を付与するためのものであり、粒子３２Ｂにより表面層３２の表面に凹凸が付与されている。
【００２６】
粒子３２Ｂは、表面層３２の表面側に偏在（帯電部材１２１外周面側に偏在）させ、特に、表面層３２の弾性層側に存在せず、表面層３２の表面側（帯電部材１２１外周面側）に存在することがよい。具体的には、例えば、前記粒子３２Ｂは、弾性層３１側から表面側に向かって、表面層３２の平均膜厚に対して３０％以内（望ましくは４０％以内、より望ましくは５０％以内）の領域内に存在しないことがよい。つまり、図３に示すように、表面層３２において、その厚み方向に沿った弾性層３１接触面からの距離Ｔ２が表面層３２の平均膜厚Ｔ１の３０％以内となる領域に、粒子３２Ｂが存在しないことがよい。
【００２７】
ここで、帯電部材１２１から片刃ナイフで断片（大きさ５ｍｍ角）を切り出し、この断片の表面層をレーザー顕微鏡（装置名：オリンパス社製 ＯＬＳ１１００）で観察した。表面層の最も厚くなっている部分の厚さ、及び弾性層側で粒子（フィラー）が存在しない領域（表面層の厚み方向に沿った弾性層３１接触面からの距離Ｔ２以内の領域）の最も薄い厚みをそれぞれ測定し、これを１０回繰り返した平均値を表面層平均膜厚Ｔ１、粒子（フィラー）が存在しない領域（表面層の厚み方向に沿った弾性層３１接触面からの距離Ｔ２以内の領域）Ｔ２とした。
【００２８】
なお、粒子３２Ｂを表面層３２内で偏在させる手法としては、例えば、粒子３２Ｂを配合しない表面層形成用塗布液（組成物）を用いて弾性層上にベース表面層を形成した後、その後、粒子３２Ｂを配合した表面層形成用塗布液（組成物）を用いてベース表面層上に粒子含有表面層を形成する手法が挙げられる。
【００２９】
粒子３２Ｂとしては、導電性粒子、非導電性粒子のいずれでもよいが、非導電性粒子がよい。導電性粒子としては、弾性層３１に配合する上記導電剤として挙げられた材料の粒子が挙げられる。非導電性粒子としては、樹脂粒子（ポリイミド樹脂粒子、メタクリル樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子等）、無機粒子（クレー粒子，カオリン粒子，タルク粒子，シリカ粒子，アルミナ粒子等）、又はセラミック粒子等が挙げられる。粒子３２Ｂは、樹脂３２Ａと同種の樹脂で構成した粒子であってもよく、これにより粒子３２Ｂと樹脂３２Ａとの相溶性がよくなり、粒子３２Ｂと樹脂３２Ａとの密着性が高くなる。
ここで、導電性とは、体積抵抗率が１０１３Ωｃｍ未案を意味し、非導電性とは、体積抵抗率が１０１３Ωｃｍ以上を意味する。なお、他も同様である。
【００３０】
粒子３２Ｂの体積平均粒径は、１．５μｍ以上１５μｍ以下であることが望ましく、より望ましくは２．５μｍ以上１２μｍ以下である。粒子３２Ｂの体積平均粒径を上記範囲とすると、表面層３２に対して特定の十点平均表面粗さＲｚを得ることが容易となる。なお、粒子３２Ｂの体積平均粒径は、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用いて測定した値である。この場合、粒子の粒径レベルにより、最適なアパーチャーを用いて測定する。なお、粒子３２Ｂは、球形であっても、不定形であってもよい。
【００３１】
ここで、粒子３２Ｂの体積平均粒径ｔと表面層３２の平均膜厚Ｔ１との関係は、
式：０．２５×Ｔ１≦ｔ≦０．６×Ｔ１を満たすことが望ましく、
式：０．３５×Ｔ１≦ｔ≦０．５×Ｔ１を満たすことがより望ましい。この関係を満たすと、表面層３２に対して特定の十点平均表面粗さＲｚを得ることが容易となる。
【００３２】
粒子３２Ｂの配合量は、樹脂３２Ａ１００部に対して５質量部以上６０質量部以下であることが望ましく、より望ましくは１５質量部以上５５質量部以下であり、さらに望ましくは、２５質量部以上５０質量部以下である。粒子３２Ｂの配合量を上記範囲とすると、表面層３２に対して特定の十点平均表面粗さＲｚを得ることが容易となる。
【００３３】
一方、樹脂３２Ａとしては、アクリル樹脂，セルロース樹脂，ポリアミド樹脂，共重合ナイロン，ポリウレタン樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリエステル樹脂，ポリエチレン樹脂，ポリビニル樹脂，ポリアリレート樹脂，スチレンブタジエン樹脂，メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂（例えばテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等）、尿素樹脂等が挙げられる。ここで、共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、の内のいずれか１種又は複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、６ナイロン、６６ナイロン等が挙げられる。また、樹脂３２Ａとしては、上記弾性層３１に配合される弾性材料を適用してもよい。
【００３４】
表面層３２に配合される導電剤としては、上記弾性層３１に配合される導電剤が挙げられる。また、その他添加剤としては、例えば、導電剤、軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤等の通常表面層に添加され得る材料が挙げられる。
【００３５】
表面層３２の厚み（全体厚み）は、平均膜厚で７μｍ以上２５μｍ以下が望ましい。そして、表面層の体積抵抗率は１０３Ωｃｍ以上１０１４Ωｃｍ以下が望ましい。
【００３６】
本実施形態に係る帯電部材１２１は、例えば、シャフト３０の外周面に、例えば例えば、ブレード塗布法，マイヤーバー塗布法，スプレー塗布法，浸漬塗布法，ビード塗布法，エアーナイフ塗布法，カーテン塗布法等を利用して、シャフト３０の外周面に、弾性層３１及び表面層３２を順次形成することで製造される。
【００３７】
本実施形態に係る帯電部材１２１は、その表面（粒子３２Ｂよって付与される表面層３２の表面）の十点平均表面粗さＲｚが、３μｍ以上１２μｍ以下であることが望ましく、７μｍ以上１２μｍ以下であることがより望ましく、１０μｍ以上１２μｍ以下であることが特に望ましい。この範囲に設定することによって、表面層３２にトナーや外添剤などの異物が付着しにくくなり、耐汚染性が高くなる。十点平均表面粗さＲｚが３μｍ未満であると、トナーや外添剤などの異物が付着することがある。十点平均表面粗さＲｚが１２μｍよりも大きい場合には、凹凸部分にトナー及び紙粉等が溜まり易くなると共に、局所的に異常放電が発生しやすなり、白抜け等の画像欠陥が起こることがある。
【００３８】
なお、当該十点平均表面粗さＲｚとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に規定された表面粗さのことである。十点平均表面粗さＲｚは、表面粗さ測定器等を用いて測定することができるが、本発明においては、２３℃・５５ＲＨ％の環境下において、接触式表面粗さ測定装置（サーフコム５７０Ａ、東京精密社製）を用いた。表面粗さの測定に際しては、測定距離を２．５ｍｍとし、接触針としてはその先端がダイヤモンド（５μｍＲ、９０°円錐）のものを用い、場所を変えて３回繰り返し測定した際の平均値を十点平均表面粗さＲｚとして求めた。
【００３９】
以上説明した本実施形態に係る帯電部材１２１では、表面に凹凸を付与するための粒子３２Ｂが、表面層３２の表面側に偏在にて配合されている。これにより、表面層３２内では、弾性層側に存在する粒子３２Ｂが存在がなく又は少なくなり、表面層３２の弾性層側で粒子３２Ｂ以外成分（樹脂成分）により構成された膜が一定以上の厚みで確保される。このため、表面層の局所的な膜強度の低下が抑制されることから、表面層のクラックの発生が抑制される。その結果、少量の粒子３２Ｂにより、帯電部材の表面に特定の表面粗さが付与されると共に、トナーに対する汚染性や、帯電性の低下が抑制されることにもなる。
【００４０】
（帯電装置）
以下、本実施形態に係る帯電装置について説明する。図４は、本実施形態に係る帯電装置の概略斜視図である。本実施形態に係る帯電装置は、帯電部材として、上記本実施形態に係る帯電部材を適用した形態である。
【００４１】
本実施形態に係る帯電装置１２は、図４に示すように、例えば、帯電部材１２１と、クリーニング部材１２２と、が特定の食い込み量で接触している配置されている。そして、帯電部材１２１のシャフト３０及びクリーニング部材１２２のシャフト１２２Ａの軸方向両端は、各部材が回転自在となるように導電性軸受け１２３（導電性ベアリング）で保持されている。導電性軸受け１２３の一方には電源１２４が接続されている。なお、本実施形態に係る帯電装置は、上記構成に限られず、例えば、クリーニング部材１２２を備えない形態であってもよい。
【００４２】
クリーニング部材１２２は、帯電部材１２１の表面を清掃するための清掃部材であり、例えば、ロール状で構成されている。クリーニング部材１２２は、例えば、シャフト１２２Ａと、シャフト１２２Ａの外周面に弾性層１２２Ｂと、で構成される。
【００４３】
シャフト１２２Ａは、導電性の棒状部材であり、その材質は例えば、鉄（快削鋼等），銅，真鍮，ステンレス，アルミニウム，ニッケル等の金属が挙げられる。また、シャフト１２２Ａとしては、外周面にメッキ処理を施した部材（例えば樹脂や、セラミック部材）、導電剤が分散された部材（例えば樹脂や、セラミック部材）等も挙げられる。シャフト１２２Ａは、中空状の部材（筒状部材）であってもよし、非中空状の部材であってもよい。
【００４４】
弾性層１２２Ｂは、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなり、内部や表面に空洞や凹凸部（以下、セルという。）が存在し、弾性を有していることがよい。弾性層１２２Ｂは、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、オレフィン、メラミン又はポリプロピレン、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム）、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレン、シリコーン、ニトリル、等の発泡性の樹脂材料又はゴム材料を含んで構成される。
【００４５】
これらの発泡性の樹脂材料又はゴム材料のなかもで、帯電部材１２１との従動摺擦によりトナーや外添剤などの異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電部材１２１の表面にクリーニング部材１２２の擦れによるキズをつけ難くするために、また、長期にわたり千切れや破損が生じ難くするために、引き裂き、引っ張り強さなどに強いポリウレタンが特に好適に適用される。
【００４６】
ポリウレタンとしては、特に限定するものではなく、例えば、ポリオール（例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステル、アクリルポリールなど）と、イソシアネート（２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネートや４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなど）の反応物が挙げられ、これらの鎖延長剤（例えば１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど）による反応物であってもよい。なお、ポリウレタンは、発泡剤（水やアゾ化合物（アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等）を用いて発泡させるのが一般的である。
【００４７】
弾性層１２２Ｂの２５ｍｍ当たりのセル数（個／２５ｍｍ）としては、２０／２５ｍｍ以上８０／２５ｍｍ以下であることが望ましく、３０／２５ｍｍ以上８０／２５ｍｍ以下であることがさらに望ましく、３０／２５ｍｍ以上５０／２５ｍｍ以下であることが特に望ましい。
【００４８】
弾性層１２２Ｂの硬さとしては、１００Ｎ以上５００Ｎ以下が望ましく１００Ｎ以上４００Ｎ以下がさらに望ましく、１５０Ｎ以上４００Ｎ以下が特に望ましい。
【００４９】
導電性軸受け１２３は、帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とを一体で回転自在に保持すると共に、当該部材同士の軸間距離を保持する部材である。導電性軸受け１２３は、導電性を有する材料で製造されていればいかなる材料及び形態でもよく、例えば、導電性のベアリングや導電性の滑り軸受けなどが適用される。
【００５０】
電源１２４は、導電性軸受け１２３へ電圧を印加することにより帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とを同極性に帯電させる装置であり、公知の高圧電源装置を用いることができる。
【００５１】
本実施形態に係る帯電装置１２では、電源１２４から導電性軸受け１２３に電圧が印加されることで、帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とが同極性に帯電する。これにより、像保持体表面の異物（例えばトナーや外添剤）をクリーニング部材１２２及び帯電部材１２１表面に蓄積させるが抑制され、像保持体に移行でき、像保持体のクリーニング装置で異物が回収される。そのため、長期にわたり帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とに汚れが蓄積することが抑制され、帯電性能が維持される。
【００５２】
（画像形成装置、プロセスカートリッジ）
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える。そして、帯電手段（帯電装置）として、上記本実施形態に係る帯電装置を適用する。
【００５３】
一方、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、例えば上記構成の画像形成装置に脱着され、像保持体と、像保持体を帯電する帯電手段と、を備える。そして、帯電手段として、上記本実施形態に係る帯電装置を適用する。本実施形態に係るプロセスカートリッジは、必要に応じて、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段、像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段及び転写後の像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも一種を備えていてもよい。
【００５４】
次に、本実施形態に係る画像形成装置、及びプロセスカートリッジについて図面を参照しつつ説明する。図５は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図６は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
【００５５】
本実施形態に係る画像形成装置１０１は、図５に示すように、像保持体１０を備え、その周囲に、像保持体を帯電する帯電装置１２と、帯電装置１２により帯電された像保持体１０を露光して潜像を形成する露光装置１４と、露光装置１４により形成した潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１６と、現像装置１６により形成したトナー像を記録媒体Ａに転写する転写装置１８と、転写後の像保持体１０表面の残留トナーを除去するクリーニング装置２０と、を備える。また、転写装置１８により記録媒体Ａに転写されたトナー像を定着する定着装置２２を備える。
【００５６】
そして、本実施形態に係る画像形成装置１０１は、帯電装置１２として、例えば、帯電部材１２１と、帯電部材１２１に接触配置されたクリーニング部材１２２と、帯電部材１２１及びクリーニング部材１２２の軸方向両端を各部材が回転自在となるように保持する導電性軸受け１２３（導電性ベアリング）と、導電性軸受け１２３の一方に接続された電源１２４と、が配設された、上記本実施形態に係る帯電装置が適用されている。
【００５７】
一方、本実施形態の画像形成装置１０１は、帯電装置１２（帯電部材１２１）以外の構成については、従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として公知の構成が適用される。以下、各構成の一例につき説明する。
【００５８】
像保持体１０は、特に制限なく、公知の感光体が適用されるが、電荷発生層と電荷輸送層を分離した、いわゆる機能分離型と呼ばれる構造の有機感光体が好適に適用される。また、像保持体１０は、その表面層が電荷輸送性を有し架橋構造を有するシロキサン系樹脂、フェノール系樹脂で構成された感光体も好適に適用される。
【００５９】
露光装置１４としては、例えば、レーザー光学系やＬＥＤアレイ等が適用される。
【００６０】
現像装置１６は、例えば、現像剤層を表面に形成させた現像剤保持体を像保持体１０に接触若しくは近接させて、像保持体１０の表面の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置である。現像装置１６の現像方式は、既知の方式として二成分現像剤による現像方式が好適に適用される。この二成分現像剤による現像方式には、例えば、カスケード方式、磁気ブラシ方式などがある。
【００６１】
転写装置１８としては、例えば、コロトロン、スコロトロン等の非接触転写方式、記録媒体Ａを介して導電性の転写ロールを像保持体１０に接触させ記録媒体Ａにトナー像を転写する接触転写方式のいずれを適応してもよい。
【００６２】
クリーニング装置２０は、例えば、クリーニングブレードを像保持体１０の表面に直接接触させて表面に付着しているトナー、紙粉、ゴミなどを除去する部材である。クリーニング装置２０としては、クリーニングブレード以外にクリーニングブラシ、クリーニングロール等を適用してもよい。
【００６３】
定着装置２２としては、ヒートロールを用いる加熱定着装置が好適に適用される。加熱定着装置は、例えば、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層により、いわゆる離型層を形成した定着ローラと、この定着ローラに対し特定の接触圧で接触して配置され、円筒状芯金の外周面あるいはベルト状基材表面に耐熱弾性体層を形成した加圧ローラ又は加圧ベルトと、で構成される。未定着のトナー像の定着プロセスは、例えば、定着ローラと加圧ローラ又は加圧ベルトとの間に未定着のトナー像が転写された記録媒体Ａを挿通させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。
【００６４】
なお、本実施形態に係る画像形成装置１０１は、上記構成に限られず、例えば、中間転写体を利用した中間転写方式の画像形成装置、各色のトナー像を形成する画像形成ユニットを並列配置させた所謂タンデム方式の画像形成装置であってもよい。
【００６５】
一方、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、図６に示すように、上記図５に示す画像形成装置において、露光のための開口部２４Ａ、除電露光のための開口部２４Ｂ及び取り付けレール２４Ｃが備えられた筐体２４により、像保持体１０と、像保持体を帯電する帯電装置１２と、露光装置１４により形成した潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１６と、転写後の像保持体１０表面の残留トナーを除去するクリーニング装置２０と、を一体的に組み合わせて保持して構成したプロセスカートリッジ１０２である。そして、プロセスカートリッジ１０２は、上記図５に示す画像形成装置１０１に脱着自在に装着されている。
【実施例】
【００６６】
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。なお、特に断りがない限り、「部」は、「質量部」を意味する。
【００６７】
［実施例１］
（帯電ロールの作製）
−弾性層の形成−
弾性材料（エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム） １００質量部に対して、導電剤（カーボンブラック アサヒサーマル：旭カーボン社製）１５質量部、加硫剤（硫黄 ２００メッシュ：鶴見化学工業社製）１質量部、及び加硫促進剤（ノクセラーＤＭ：大内新興化学工業社製）：２．０質量部等を加えた混合物を、オープンロールで混練りし、ＳＵＳ３０３からなる直径８ｍｍのシャフト（導電性支持体）外周面に接着層を介してプレス成形機を用いて、厚み７ｍｍの弾性層を形成し、直径１５ｍｍのロールを得た。その後、研磨により、厚み６ｍｍの弾性層を有する直径１４ｍｍの導電性弾性ロールを得た。
【００６８】
−表面層の形成−
高分子材料（飽和共重合ポリエステル樹脂溶液） １００質量部に対して硬化剤（アミノ樹脂溶液 スーパーベッカミンＧ−８２１−６０：大日本インキ化学工業社製）：２６．３質量部、導電剤（カーボンブラック） １０質量部を加えた混合物を、ビーズミルにて分散し、これをメチルエチルケトンで希釈して分散液を得た。そして、分散液に、上記導電性弾性ロールの表面に浸漬塗布し、１８０℃で２０分間加熱乾燥して、厚み３．８μｍのベース表面層（粒子非含有表面層）を得た。
【００６９】
次に、上記分散液１００質量部に対してポリスチレンフィラー（体積平均粒子径４．１μｍ）３０質量部を分散した分散液を、ベース表面層を有する導電性弾性ロールの表面に浸漬塗布し、１８０℃で３０分間加熱乾燥し、表面層全体の厚みが８．２μｍとなるように粒子含有表面層を形成した。
このようにして帯電ロールを得た。
【００７０】
（帯電ロールの評価）
−表面層の観察−
既述の通り、表面層の平均膜厚Ｔ１、粒子（フィラー）が存在しない領域（表面層の厚み方向に沿った弾性層３１接触面からの距離Ｔ２以内の領域）Ｔ２を求めた。
【００７１】
−クラック・スジ評価−
富士ゼロックス製カラー複写機ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ Ｃｏｌｏｒ ａ４５０のトナーカートリッジに上記の帯電ロールを組み込んで１００００枚画出し後、帯電ロール上のクラックを観察した。クラックの発生がなければ○、幅１μｍ以下のクラックが発生していれば△、幅１μｍ以上のクラックが発生していれば×とした。また、１００００枚目の画で、帯電ロールの汚れによるスジが発生していなければ○、軽微なスジが見られれば△、濃いスジが発生していれば×とした。
【００７２】
［実施例２乃至７］
表１に従った、ベース表面層（粒子非含有表面層）の厚み、及び表面層の平均膜厚（表面層全体の厚み）となるように、表面層の形成において各分散液の浸漬塗布の塗膜厚を調整した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを作製した。そして、得られた帯電ロールについて、実施例１と同様にして評価した。
【００７３】
［比較例１］
表１に従った、表面層の平均膜厚（表面層全体の厚み）となるように、ベース表面層（粒子非含有表面層）のみを形成した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを作製した。そして、得られた帯電ロールについて、実施例１と同様にして評価した。
【００７４】
【表１】
【００７５】
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、クラックの発生、画像のスジの発生が抑制されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本実施形態に係る帯電部材を示す概略斜視図である。
【図２】本実施形態に係る帯電部材の概略断面図である。
【図３】本実施形態に係る帯電部材における表面層を示す拡大断面図である。
【図４】本実施形態に係る帯電装置の概略斜視図である。
【図５】本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図６】本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０ 像保持体
１２ 帯電装置
１４ 露光装置
１６ 現像装置
１８ 転写装置
２０ クリーニング装置
２２ 定着装置
２４ 筐体
２４Ａ 開口部
２４Ｂ 開口部
２４Ｃ 取り付けレール
３０ シャフト
３１ 弾性層
３２ 表面層
３２Ａ 樹脂
３２Ｂ 前記粒子
１０１ 画像形成装置
１０２ プロセスカートリッジ
１２１ 帯電部材
１２２ クリーニング部材
１２３ 導電性軸受け
１２２Ａ シャフト
１２２Ｂ 弾性層
１２４ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層と、
前記弾性層上に配設され、表面に凹凸を付与するための粒子を含んで構成されると共に、前記粒子が表面側に偏在している表面層と、
を有する帯電部材。
【請求項２】
前記粒子が、前記弾性層側から表面側に向かって、表面層の平均膜厚に対して３０％以内の領域内に存在しない請求項１に記載の帯電部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の帯電部材を備える帯電装置。
【請求項４】
像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、を備え、
前記帯電手段が、請求項３に記載の帯電装置であるプロセスカートリッジ。
【請求項５】
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
を備え、
前記帯電手段が、請求項３に記載の帯電装置である画像形成装置。
【請求項１】
弾性層と、
前記弾性層上に配設され、表面に凹凸を付与するための粒子を含んで構成されると共に、前記粒子が表面側に偏在している表面層と、
を有する帯電部材。
【請求項２】
前記粒子が、前記弾性層側から表面側に向かって、表面層の平均膜厚に対して３０％以内の領域内に存在しない請求項１に記載の帯電部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の帯電部材を備える帯電装置。
【請求項４】
像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、を備え、
前記帯電手段が、請求項３に記載の帯電装置であるプロセスカートリッジ。
【請求項５】
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
を備え、
前記帯電手段が、請求項３に記載の帯電装置である画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１６９９４１（Ｐ２０１０−１６９９４１Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３０１９（Ｐ２００９−１３０１９）
【出願日】平成２１年１月２３日（２００９．１．２３）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２３日（２００９．１．２３）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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