電子写真用半導電性弾性部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
【課題】電気的特性が均一で充分な帯電能力を有し、長期の使用においても、感光体等の汚染が抑制され、かつ抵抗安定性にも優れた半導電性性弾性部材を提供する。
【解決手段】芯金１１とその外周に設けられた弾性体層１２とから成る弾性部材において、その弾性体層に1〜50nmの細孔径もしくは層間距離を持つ材料とイオン性液体とを共に含有することを特徴とする半導電性弾性部材。
【解決手段】芯金１１とその外周に設けられた弾性体層１２とから成る弾性部材において、その弾性体層に1〜50nmの細孔径もしくは層間距離を持つ材料とイオン性液体とを共に含有することを特徴とする半導電性弾性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置内で用いられる、現像部材、帯電部材、転写部材等の電子写真用半導電性部材及びそれを用いたプロセスカートリッジ並びに電子写真装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機や光プリンタ等の電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置において、感光体や誘電体等の像担持体面を帯電処理する手段として、従来よりコロナ放電装置が利用されてきた。
【０００３】
しかしながら、コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面を所定の電位に均一に帯電処理する手段として有効であるものの、高価な高圧電源を必要とすること、装置が大型になることに加え、放電の際にオゾン等のコロナ生成物の発生が多いこと、異常放電により被帯電体面が破壊される等の不具合が発生する場合があった。
【０００４】
この様なコロナ放電装置に対して、近年では接触帯電方式が採用されている。接触帯電方式においては、電圧を印加した帯電する部材（帯電部材とも記載する）を、被帯電体面に近接又は接触させて、被帯電体面を帯電処理するもので、コロナ放電式に対して、オゾン等のコロナ生成物の発生が少ない、構造が簡単で低コスト化や装置の小型化が図れる、異常放電による被帯電体面の破壊が少ない等の利点がある。そして、一般的には、金属製芯金の軸上に半導電性の弾性体層が形成されたゴムローラ型の帯電部材が使用される。
【０００５】
接触帯電方式で用いられる帯電部材の弾性体層には、感光体等の被帯電体表面のピンホールや傷等により生じるリークを防止するために、適度な半導電性が必要である。また、被帯電体を均一に帯電させるためには、帯電部材の電気抵抗値が体積固有抵抗率で１×１０3〜１×１０9Ω・ｃｍ程度の均一な半導電性であることが重要である。そして、この様な電気特性を実現するために、従来、カーボンブラック等の導電粒子が配合され半導電化された電子導電系の半導電性ゴム組成物を用いて、弾性体層を作製してきた。
【０００６】
しかしながら、この様な電子導電系ゴム組成物は原料ゴムに配合するカーボンブラック等の導電粒子の添加量によって、電気抵抗を調整することができるものの、体積固有抵抗率が１×１０3〜１×１０9Ω・ｃｍの半導電領域においては、導電粒子の配合量の僅かな変化により、電気抵抗が大きく変化する場合がある。この場合、半導電領域において均質な所望の電気抵抗値を示す弾性体層を作製することが困難となり、帯電部材内及び帯電部材間で電気抵抗のバラツキが生じ易い。
【０００７】
電気抵抗が均一なゴム組成物を得る手法としては、エピクロルヒドリンゴムやＮＢＲ等のそれ自身が半導電性を有する極性ゴムを使用する、或いは原料ゴムにイオン導電剤を添加して半導電性を付与する等のイオン導電系ゴムにより、弾性体層を構成することが知られている。
【０００８】
一方、帯電部材には感光体等の像担持体（以下、感光体と記載する）を汚染しないことも要求される。接触帯電方式においては帯電部材が感光体に接触して使用されるため、長期間の使用において、帯電部材中のイオン導電剤や軟化剤等の低分子成分が感光体を汚染して感光体に機能障害が生じ、画像不良が発生する場合がある。
【０００９】
低分子成分による感光体汚染を防ぐ方法として、帯電部材に使用されるゴム材料に層状有機珪酸塩や多孔質充填材を混入する例がある。（例えば、特許文献１、２参照）。
【００１０】
さらに、イオン導電剤の中でも揮発性の小さいイオン性液体を用いたり、ポリマーとの親和性の高いイオン導電剤を用いることで、感光体汚染を軽減する例がある。（例えば、特許文献３、４参照）。
【００１１】
ところで、近年の電子プロセスのより一層の高速化への要求の下で、電子写真感光体を安定に帯電させる為に、本発明者らは、帯電部材の低抵抗化について検討したところ、帯電部材を構成する弾性層中のイオン性液体の増量により低抵抗化の要求には対応し得るものの、帯電部材から感光体への移行による感光体の汚染や破損を生じさせる場合がある、という従来の課題に加え、弾性層中における多量の当該イオン性液体の経時的な偏在により帯電部材の抵抗値が変動し、それによって帯電能が経時的に変化してしまう場合があることを見出した。
【特許文献１】特開２００３-２２３０３８号公報
【特許文献２】特開２００１-１０９２３３号公報
【特許文献３】特開２００３-２０２７２２号公報
【特許文献４】特開２００４-２７２２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明の目的は、電子写真に用いられ、電気的特性が均一で充分な帯電能力を有し、長期の使用においても、感光体等の汚染が抑制され、かつ抵抗安定性にも優れた半導電性性弾性部材を提供することである。
【００１３】
また本発明の他の目的は、高品位な電子写真画像を安定して提供する電子写真装置並びにこれに用いられるプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様によれば、半導電性弾性体中に、1〜50nmの細孔径もしくは層間距離を持つ材料とイオン性液体とを含む電子写真用半導電性部材が提供される。
【００１５】
また本発明の他の態様によれば、上記電子写真用半導電性部材を、現像部材、帯電部材及び転写部材から選ばれる少なくとも１つとして具備している電子写真装置が提供される。
【００１６】
更に本発明の他の態様によれば、電子写真感光体と、現像部材及び帯電部材から選ばれる少なくとも１つと、を一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在に構成されているプロセスカートリッジであって、該現像部材及び該帯電部材から選ばれる少なくとも１つが、上記の電子写真用半導電性部材であるプロセスカートリッジが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
上述したように、本発明によれば、高速高耐久使用においても、感光体等の被帯電部材の汚染が抑制され、均一帯電性に優れた半導電性部材を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態をより詳細に説明する。
【００１９】
本発明における半電性部材は、半導電性弾性体中に、半導電性弾性部材の中に１〜５０nmの細孔または層間をもつ無機材料とイオン性液体を共に含有することで感光体の汚染を防止し、高速高耐久使用において帯電能力の安定した電子写真用半導電性部材を提供することが可能となる。この理由については定かではないが、種々の実験結果より、以下のように考えられる。即ち、細孔径又は層間が１〜５０nmである無機材料を弾性体成分であるポリマー中に分散させることで、ブルーム成分である低分子成分を細孔内もしくは層間に捕捉しブルームを抑制する。さらに、抵抗制御のために使用するイオン性液体も上記ブルーム成分になり得るが、上記材料と併用することで、ポリマー中の移行を抑制することができる。また、イオン性液体が細孔内や層間にはいることで、長期使用におけるイオンの偏在が抑制され抵抗が安定する。さらに、イオン性液体が細孔内や層間にはいった状態でポリマー中に分散されることで、イオン性液体がポリマー中に均一に分散され低抵抗化が実現できる。
【００２０】
細孔径が１〜５０nmである材料としては、メソポーラス材料が挙げられる。メソポーラス材料としては、活性炭やシリカゲルの他に、ＳｉＯ2、ＳｉＯ2-ＭＯｎ/２（Ｍ＝Ａｌ）、Ｔｉ、Ｖ、Ｂ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｚｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｎＯ2、ＨｆＯ2、ＡｌＰＯ4を組成とし、ヘキサゴナル、キュービック、ラメラ等の結晶構造を持つものがある。これらの細孔径は材料や製造条件によって異なるが、なかでも細孔径が３〜４０nmであるメソポーラスシリカ（ＳｉＯ2）が好ましい。
【００２１】
メソポーラスシリカの合成は、いろいろな方法があるが、例えばＮａｔｕｒｅ第３５９巻７１０ページに記載されている様な、界面活性剤の存在下においてケイ素のアルコキシドを加水分解させて合成されるＭＣＭ−４１と呼ばれる物質であり、また、Journal of Chemical Society Chemical Communicationsの１９９３巻６８０ページに記載されている様な、層状ケイ酸の一種であるカネマイトの層間に、アルキルアンモニウムをインターカレートさせて合成されるＦＳＭ−１６と呼ばれる物質、さらにはＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１２０，Ｐ６０２４−６０３６（１９９８）に記載されているように、高分子量の非イオン性界面活性剤であるトリブロックコポリマーなどをテンプレートとし、シリカのアルコキシドをシリカ源として，酸性領域で合成する方法をとることもできる。
【００２２】
メソポーラス材料の含有量としては特に限定されるものではないが、ベースのポリマー１００質量部に対して、０．５〜１００質量部の割合で配合することが好ましい。配合量が０．５質量部未満の場合には汚染防止効果が充分に得られず、１００質量部超の場合、弾性部材の硬度が非常に高くなり好ましくない。更に好ましい範囲は１〜３０質量部である。
【００２３】
メソポーラス材料の細孔径は、メソポーラス材料が含有された高分子組成物試料についてＸ線回折装置を用いて、回折像の２θスキャンを行い、その回折強度のピーク角度から層間距離を求めることが出来る。
【００２４】
また、層間が１〜５０nmである層状粘土鉱物は、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サボナイト、ヘクトライト及びソーコナイト等のスメクタイトやバーミキュライトや緑泥石及び雲母の一部が挙げられる。これらのなかで、その板状結晶粒子の層表面はマイナスに帯電し、層間にはナトリウムやカルシウムのような交換性陽イオンを介在して電気的に中性を保っているものにおいては、この交換性陽イオンが第四級アンモニウムイオン等に代表される陽イオンとイオン交換し、板状層間に置き換えられた有機変性層状粘土鉱物を使用しても良い。有機変性層状粘土鉱物は有機変性していないものに比較し層間が１．５倍から５倍に広がっている。
特にモンモリロナイトを主成分とする天然鉱物であるベントナイトにおいて移行防止効果が大きい。
【００２５】
層状粘土鉱物の含有量としては特に限定されるものではないが、ベースのポリマー１００質量部に対して、０．５〜１００質量部の割合で配合することが好ましい。配合量が０．５質量部未満の場合には汚染防止効果が充分に得られず、１００質量部超の場合、弾性部材の硬度が非常に高くなり好ましくない。更に好ましい範囲は１〜３０質量部である。
【００２６】
層状粘土鉱物の層間距離は、層状鉱物が含有された高分子組成物試料についてＸ線回折装置を用いて、回折像の２θスキャンを行い、その回折強度のピーク角度から層間距離を求めることが出来る。
【００２７】
イオン性液体は特定の有機カチオンとアニオンの組み合わせにより、室温で液体である溶融塩であり、カチオン成分側ではイミダゾリウム塩系、ピリジニウム塩系、四級アンモニウム塩系、スルホニウム塩系、ホスホニウム塩系、アニオン成分側ではＣｌ-、Ｂｒ-、ＢＦ4-、ＰＦ6-、ＣＦ3ＳＯ3-、（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ-、ＮＯ3-、ＣＨ3ＣＯＯ-、（ＣＮ）2Ｎ-等の組み合わせが挙げられる。なかでも有機カチオンとして、1〜50nmの細孔径もしくは層間に安定して存在するという点から、１−アルキルー３メチルイミダゾリウム化合物、１−アルキルー２，３ジメチルイミダゾリウム化合物、１，２−アルキルー３メチルイミダゾリウム化合物、１―アルキル―３アリルイミダゾリウム化合物（下記一般式（１））、１アルキルピリジニウム化合物、３―メチル―１アルキルピリジニウム化合物を用いることが好ましい。
【００２８】
【化１】
【００２９】
（式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル基）
イオン性液体の含有量としては特に限定されるものではないが、ベースのポリマー１００質量部に対して、０．５〜３０質量部の割合で配合することが好ましい。配合量が０．５質量部未満の場合には導電性効果が充分に得られず、３０質量部超えても導電性の変化は小さく、効果的ではない。更に好ましい範囲は１〜５質量部である。
【００３０】
上記メソポーラス材料や層状粘土鉱物とイオン性液体は、ポリマー中に別々に混合しても良いし、ポリマーに混合する前にプレミックスしたものを用いても良い。プレミックスは、ホモミキサーやペイントシェーカーを用い、例えばメソポーラス材料や層状粘土鉱物とイオン性液体を１５℃〜４５℃の範囲内で８〜４８時間混合すれば良い。
【００３１】
弾性体用の原料ポリマーとしては、特に限定されるものではないが、電気抵抗が均一なイオン導電系ポリマーを使用することが好ましい。イオン導電系ポリマーとしては、例えば、エチレンオキサイド―プロピレンオキサイドーアリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロルヒドリンホモポリマー（ＣＨＣ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体（ＣＨＲ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（ＣＨＲ−ＡＧＥ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体の水素添加物（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ、ＡＮＭ）及びウレタンゴム（Ｕ）等が挙げられる。なお、原料ポリマーはこれらに限らず、また、１種を用いても、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
弾性層の体積固有抵抗率は、帯電電圧を電子写真感光体に印加することができるよう、１×１０3〜１×１０9Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００３３】
更に、本発明の弾性層には、発明の効果を著しく損なわない範囲内で必要に応じて、ゴムの配合剤として一般に用いられている充填剤、軟化剤、加工助剤、架橋助剤、架橋促進剤、架橋促進助剤、架橋遅延剤、粘着付与剤、分散剤、発泡剤等を添加することができる。
【００３４】
これらの原料の混合方法としては、バンバリーミキサーや加圧式ニーダーといった密閉型混合機を使用した混合方法や、オープンロールのような開放型の混合機を使用した混合方法等を例示することができる。
【００３５】
図１は本発明の弾性部材の形態を示す概略図である。弾性部材の構成は図１（ａ）に示すように、芯金１１とその外周に設けられた弾性体層１２とからなる単層構成であっても、図１（ｂ）に示すような、弾性体層１２の外側に表面層１３を配置した２層構成であってもよく、更に弾性体層１２と表面層１３との間に中間層や接着層を何層か配置した多層構成であってもよい。さらに弾性部材は、その最外部の感光体と接する部分が、トナーや外添剤の付着を防止する目的で、非粘着処理しても良い。最外部の非粘着処理としては、弾性部材表面に電子線、紫外線、Ｘ線及びマイクロウェーブ等のエネルギー線を照射して表面を硬化し非粘着性とする方法や、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン及びシリコーン樹脂等の非粘着性樹脂やシリコーン系の反応性表面処理剤を用いることが好ましい。
【００３６】
表面層を形成する場合には、表面層が形成された半導電性弾性部材の電気抵抗が半導電性域を示すように調整する必要がある。この場合、先述した非粘着性樹脂に対して、必要に応じて、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン及び酸化錫等の酸化物や、銅、銀等の金属を、所望の電気抵抗値としたものが用いられる。
【００３７】
本発明において1〜50nmの細孔もしくは層間をもつ無機材料とイオン性液体は弾性体層に含まれていてもよく、表面層や中間層等の弾性体層以外に含まれていてもよい。
【００３８】
本発明の半導電性弾性部材は、電子写真装置等の画像形成装置や、感光体及び弾性部材を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱自在としたプロセスカートリッジにおいて、感光体等の被弾性部材に当接してして使用される導電性弾性部材、すなわち帯電部材等として好適である。
【００３９】
具体的には、少なくとも像担持体と、前記像担持体に接触し、電圧の印加により前記像担持体を帯電する帯電部材とが一体的に設けられてカートリッジ化されており、画像形成装置本体に対して着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記帯電部材として本発明の弾性部材を用いることが好ましい。
【００４０】
また、前記帯電部材が、前記像担持体に当接し、電圧の印加により前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像し、トナー像を形成する現像部材である場合に、前記帯電部材、すなわち現像部材として本発明の弾性部材を用いることが好ましい。
【００４１】
また、少なくとも像担持体と、前記像担持体に接触し、電圧の印加により前記像担持体を帯電する帯電部材とを有する画像形成装置において、前記帯電部材として本発明の弾性部材を用いることが好ましい。
【００４２】
また、少なくとも像担持体と、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材とを有する画像形成装置において、前記転写部材として本発明の弾性部材を用いることが好ましい。
【００４３】
図２には、本発明の弾性部材を有する電子写真装置の概略構成を示す。２１は被帯電体としての電子写真感光体であり、本例の電子写真感光体は、アルミニウム等の導電性を有する支持体２１ｂと、支持体２１ｂ上に形成した感光層２１ａを基本構成層とするドラム形状の電子写真感光体である。軸２１ｃを中心に図の矢印方向に所定の周速度をもって回転駆動される。
【００４４】
電子写真感光体２１に接触配置されて電子写真感光体を所定の極性・電位に帯電（一次帯電）する帯電ローラ１は、芯金１１と、芯金１１上に形成した弾性層１２と、弾性層１２上に形成した表面層１３からなり、芯金１１の両端部を不図示の押圧手段で電子写真感光体２１の回転駆動に伴い従動回転する。
【００４５】
電源２３で摺擦電源２３ａにより、芯金１１の所定の直流（ＤＣ）バイアス、あるいは直流＋交流（ＤＣ＋ＡＣ）バイアスが印加されることで電子写真感光体２１が所定の極性・電位に接触帯電される。帯電ローラ１で周面が帯電された電子写真感光体２１は、次いで露光手段２４により目的画像情報の露光（レーザービーム走査露光、原稿画像のスリット露光等）を受けることで、その周面に目的の画像情報に対した静電潜像が形成される。
【００４６】
その静電潜像は、次いで、現像部材２５により、トナー画像として順次に可視像化されていく。このトナー画像は、次いで、転写手段２６により不図示の給紙手段部から電子写真感光体２１の回転と同期取りされて適正なタイミングをもって電子写真感光体２１と転写手段２６との間の転写部へ搬送された転写材２７に順次転写されていく。本例の転写手段２６は転写ローラであり、転写材２７の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで電子写真感光体２１側のトナー画像が転写材２７に転写されていく。
【００４７】
表面にトナー画像の転写を受けた転写材２７は、電子写真感光体２１から分離されて不図示の定着手段へ搬送されて像定着を受け、画像形成物として出力される。あるいは、裏面にも像形成するものでは、転写部への再搬送手段へ搬送される。
【００４８】
像転写後の電子写真感光体２１の周面は、前露光手段２８による前露光を受けて電子写真感光体ドラム上の残留電荷が除去（除電）される。この前露光手段２８には公知の手段を利用することができ、例えばＬＥＤチップアレイ、ヒューズランプ、ハロゲンランプ及び蛍光ランプ等を好適に例示することができる。前露光手段は、除電効果を考慮すると、その露光量は前述した露光手段の露光量よりも大きいことが好ましいといえる。また、前露光手段の位置は本実施形態に限定されるものではなく、クリーニング手段（後述する）と帯電手段の間に設けてもよいし、現像手段と転写手段の間に設けてもよい。
【００４９】
除電された電子写真感光体２１の周面は、クリーニング部材２９で転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて洗浄面化されて、繰り返して画像形成に供される。
【００５０】
帯電ローラ１は面移動駆動される電子写真感光体２１に従動駆動させてもよいし、非回転にしてもよいし、電子写真感光体２１の面移動方向に順方向又は逆方向に所定の周速度をもって積極的に回転駆動させるようにしてもよい。
【００５１】
また、露光は、電子写真装置を複写機として使用する場合には、原稿からの反射光や透過光、あるいは原稿を読み取り信号化し、この信号に基づいてレーザービームを走査したり、ＬＥＤアレイを駆動したり、又は液晶シャッターアレイを駆動したりすること等により行われる。
【００５２】
本発明の電子写真導電性弾性部材を使用しうる電子写真装置としては、複写機、レーザービームプリンター、ＬＥＤプリンター、あるいは、電子写真製版システム等の電子写真応用装置等が挙げられる。
【００５３】
本発明の弾性部材は、帯電ローラ等の帯電部材以外に、現像部材、転写部材、除電部材や、給紙ローラ等の搬送部材としても使用可能である。
【００５４】
本発明においては、図３に示されるように、電子写真感光体、帯電部材、現像部材、クリーニング部材のような電子写真装置の複数の要素が、プロセスカートリッジに一体的に組み込まれることもできる。プロセスカートリッジは、電子写真装置本体に対して着脱自在の構成とすることができる。例えば、本発明の帯電部材及び電子写真感光体、必要に応じて、更に現像部材やクリーニング部材等をプロセスカートリッジに一体的に組み込み、電子写真装置本体のレール等の案内手段を用いて着脱自在に構成できる。
【実施例】
【００５５】
以下に、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。なお、以下、特に明記しない限り、「部」は「質量部」を意味しており、試薬等で特に指定のないものは、市販の高純度品を用いた。
（メソポーラスシリカの合成）
メソポーラスシリカ粉末は、メソ孔およびマイクロ孔を形成するための鋳型であるブロック共重合体ＥＯ２０−ＰＯ７０−ＥＯ２０（ＥＯ：エチレンオキシド、ＰＯ：プロピレンオキシド）（Ｐ１２３）を用い、前記ブロック共重合体を希塩酸に溶解し、Ｔｓ＝３５℃の溶解温度において撹拌し、シリカ前駆体であるＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）を加えた。この溶液および沈殿物を８０℃で２４時間放置した後、ろ過し、水で洗浄して室温にて風乾した。最後に焼成条件、４００℃で４時間放置し、４００℃から１００℃まで８時間かけて冷却した後、自然冷却によって室温に戻して製造した。
【００５６】
（実施例１）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、メソポーラスシリカ２部、イオン性液体として以下に示すカチオンとＢＦ4-からなる塩１部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。
【００５７】
【化２】
【００５８】
得られた未加硫ゴム組成物をベント式ゴム押出機（φ５０ｍｍベント押出機 Ｌ／Ｄ＝１６ ＥＭ技研社製）によってチューブ状に押出し、加硫缶を用いた加圧水蒸気により１６０℃で３０分間の一次加硫を行い、外径１５ｍｍ、内径５．５ｍｍ、長さ２５０ｍｍのゴムチューブを得た。
【００５９】
次に、直径６ｍｍ、長さ２５６ｍｍの円柱形の導電性芯金（鋼製、表面はニッケルメッキ）の円柱面の軸方向中央部２３２ｍｍに導電性ホットメルト接着剤を塗布し、８０℃で３０分間乾燥したものに、前述のゴムチューブを圧入し、熱風炉にて１６０℃で２時間の二次加硫と接着処理を行った。この加硫後のローラのゴム両端部を突っ切り、ゴム部分の長さを２３２ｍｍとした後、ゴム部分を回転砥石で研磨し、端部直径８．４０ｍｍ、中央部直径８．５ｍｍのクラウン形状の弾性体層を得た。
【００６０】
次に、弾性体層表面に紫外線を照射して表面処理を行い帯電ローラを得た。表面処理はローラを回転させながら、その表面に紫外線照射装置（１８５ｎｍ、２４５ｎｍが波長主成分）を用いて紫外線強度４０ｍＷ／ｃｍ2を１０分間照射した。図４に帯電部材の電気抵抗測定装置の概略図を示した。ゴムローラ４ａは芯金１１の両端部を不図示の押圧手段で円柱状のアルミニウムドラム４１に圧接され、アルミニウムドラム４１の回転駆動に伴い従動回転する。この状態で、ゴムローラ４ａの芯金部分１１に電源４２を用いて直流電圧を印加し、４１のアルミニウムドラムに直列に接続した抵抗４３にかる電圧から、帯電ローラの電気抵抗を計算した。
【００６１】
上記帯電ローラの電気抵抗は、温度２３．５℃／湿度６０％Ｒ．Ｈ．（Ｎ／Ｎとも記載する）環境下で、図４の装置を使用し、芯金と金属ドラムの間に直流２００Ｖの電圧を印加して電気抵抗を求めた結果、は１．０６×１０4Ωであった。
【００６２】
この弾性体層から２ｍｍ厚の試験片を短冊状に数枚切り出し、アルミニウム製の試料ホルダーに測定面が平滑に揃うように敷き詰め、Ｘ線回折装置（ＴＴＲ―２、（株）リガク製）によって層状鉱物の層間距離を２θ／θスキャン法にてθ＝１０°まで測定した。なお、Ｘ線回折測定の条件は、Ｘ線出力５０ｋＶ、３００ｍＡのＣｕＫα線を用い、発散スリット０．２ｍｍ、発散縦制限スリット１０．００ｍｍ、散乱スリット開放、受光スリット０．１５ｍｍ、インシデントモノクロメーター使用とした。その結果、メソポーラスシリカの細孔径は７．００ｎｍであった。
【００６３】
この帯電ローラを図３に示したプロセスカートリッジに組み込み、図２に示した電子写真装置（レーザショットＬＢＰ−２５１０、キヤノン製）にて画像評価を行った。画像評価は帯電ローラによる帯電能の差が最も顕著に表れるように、Ｎ／Ｎ環境下において、画像評価は感光体表面電位が−６００Ｖとなるように、帯電ローラの芯金に直流電圧のみを印加して、図２に示した電子写真プロセスにおける前露光手段を作動させないようにして、１ドットをケイマパターンで印字したハーフトーン画像を形成させて評価を行った。
【００６４】
画像評価は帯電能力が不足した場合に生じる、ハーフトーン画像の横黒スジ状画像不良の発生状況によりランク付けを行った。ランク１は非常に良好（黒スジ状の画像不良はまったく見られない）、ランク２は良好（部分的に軽微な黒スジ状の画像不良が確認できる）、ランク３は画像の全面に軽微な黒スジ状の画像不良が確認できる、ランク４は画像全面に黒スジ状の画像不良が非常に目立つ、というレベルであり、本例の画像ランクはランク１であった。
【００６５】
次に、このカートリッジを４０℃／９５％Ｒ．Ｈ．の環境下で３０日間放置した後、もう一度、電子写真装置に組込み、Ｎ／Ｎ環境下でハーフトーンの画像形成を行い、過酷環境放置後の画像評価を行った。その結果、帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００６６】
（実施例２）
メソポーラスシリカを４部、イオン性液体を３部とした他は実施例１と同様に帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は５．４９×１０3Ω、メソポーラスシリカの細孔径は７．００ｎｍであった。
【００６７】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク１であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００６８】
（実施例３）
メソポーラスシリカを６部、イオン性液体を５部とした他は実施例１と同様に帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は３．３８×１０3Ω、メソポーラスシリカの細孔径は７．００ｎｍであった。
【００６９】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク１であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００７０】
（実施例４）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、有機変性した層状粘土鉱物として有機ベントナイト（商品名：エスベンＮＸ、ホージュン（株）社製）を２部、イオン性液体として実施例１と同様のものを１部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物から、実施例１と同様に帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は２．１１×１０4Ω、層状粘土鉱物の層間距離は３．５２ｎｍであった。
【００７１】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク２であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００７２】
（実施例５）
有機変性した層状粘土鉱物として有機ベントナイト（商品名：エスベンＮＸ、ホージュン（株）社製）を４部、イオン性液体を３部とした他は実施例４と同様に帯電ローラを得た。
Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は１．５２×１０4Ω、層状粘土鉱物の層間距離は３．５２ｎｍであった。
【００７３】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク２であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００７４】
（実施例６）
有機変性した層状粘土鉱物として有機ベントナイト（商品名：エスベンＮＸ、ホージュン（株）社製）を６部、イオン性液体を５部とした他は実施例４と同様に帯電ローラを得た。
Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は１．２６×１０4Ω、層状粘土鉱物の層間距離は３．５２ｎｍであった。
【００７５】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク２であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００７６】
（比較例１）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、メソポーラスシリカ４部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物から実施例１と同様の方法で帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は２．７５×１０4Ω、メソポーラスシリカの細孔径は７．００ｎｍであった。
【００７７】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク３であった。また、放置後に帯電ローラから感光体への汚染物質の移行はなかったものの、画像不良は改善されていなかった。
【００７８】
（比較例２）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、有機変性した層状粘土鉱物として有機ベントナイト（商品名：エスベンＮＸ、ホージュン（株）社製）を４部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物から実施例１と同様の方法で帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は７．６０×１０5Ω、層状粘土鉱物の層間距離は３．５２ｎｍであった。
【００７９】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク３であった。また、放置後に帯電ローラから感光体への汚染物質の移行はなかったものの、画像不良は改善されていなかった。
【００８０】
（比較例３）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、層状粘土鉱物として焼成カオリン（商品名：ＳＴ−ＫＥ、白石カルシウム（株）社製）４部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物から実施例１と同様の方法で帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は４．２２×１０5Ω、層状粘土鉱物の層間距離は０．５３nmであった。
【００８１】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク３で画像不良が発生し、放置後に電ローラから感光体への汚染物質の移行したものと見られる画像不良も確認された。
【００８２】
（比較例４）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、層状粘土鉱物として焼成カオリン（商品名：ＳＴ−ＫＥ、白石カルシウム（株）社製）４部、実施例１と同様のイオン性液体３部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物から実施例１と同様の方法で帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は２．１０×１０4Ω、層状粘土鉱物の層間距離は０．５３nmであった。
【００８３】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク３で画像不良が発生し、放置後に電ローラから感光体への汚染物質の移行したものと見られる画像不良も確認された。
【００８４】
（実施例７）
実施例２で得た弾性体層の表面処理として、シリコーン系反応性表面処理液（商品名：ＳＡＴ−５００Ｆ、シンコー技研（株）社製）を用い、この処理液に弾性体層を1分間ディッピングした後、１００℃、１０分の熱処理を行い帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は４．５８×１０3Ω、メソポーラスシリカの細孔径は７．００ｎｍであった。
【００８５】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク１であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００８６】
（実施例８）
実施例５で得た弾性体層の表面処理として、シリコーン系反応性表面処理液（商品名：ＳＡＴ−５００Ｆ、シンコー技研（株）社製）を用い、この処理液に弾性体層を1分間ディッピングした後、１００℃、１０分の熱処理を行い帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は８．８０×１０5Ω、層状粘土鉱物の層間距離は３．５２ｎｍであった。
【００８７】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク１であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００８８】
以上の結果について、弾性体層の材料組成、表面処理、作製した帯電ローラの評価結果を表１に示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
比較例１、２については帯電ローラを構成するポリマーに、本発明の1〜50nmの細孔径もしくは層間距離を持つ材料は含有されているが、イオン性液体が含有されておらず、その結果、帯電能不足による画像不良が発生した。長期放置で感光体上に汚染物質は観察されなかったものの、帯電能不足による画像不良が発生した。比較例３については、層状粘土鉱物の層間距離が短いために、長期放置時の低分子成分の移行を抑制しきれず感光体上に汚染物質が観察された。比較例４については、層状粘土鉱物とイオン性液体が含有されているが、層状粘土鉱物の層間距離が短いためにイオン性液体が層間にはいらず、電気抵抗が高くなり帯電能不足による画像不良が生じた。また、長期放置時の低分子成分の移行を抑制しきれず感光体上に汚染物質が観察された。
【００９１】
表１から明らかなように、本発明の弾性部材である帯電ローラについては、弾性層電気抵抗が充分に低いため、Ｎ／Ｎ環境下でのハーフトーン画像出力における画像ランクが、ランク２以上であり、帯電ローラと感光体とを当接させて過酷環境下で長期放置した場合にも、帯電ローラからの移行物質が感光体汚染を汚染することによる画像不良は発生していない。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の弾性部材の一例としての帯電ローラの構成を示す図である。
【図２】本発明における電子写真装置の例を説明するための模式的断面図である。
【図３】本発明におけるプロセスカートリッジの例を説明するための模式的断面図である。
【図４】本発明における導電性部材の電気抵抗の測定例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 帯電ローラ
１１ 芯金
１２ 弾性体層
１３ 表面層
２１ 像担持体
２１ａ 感光層
２１ｂ 導電性支持体
２１ｃ 支軸
２３ 電源
２３ａ 摺擦電源
２４ 露光手段
２５ 現像手段
２６ 転写ローラ
２７ 転写材
２８ 前露光手段
２９ クリーニング手段
４１ アルミニウムドラム
４２ 外部電源
４３ 基準抵抗
４ａ ゴムローラ
Ｔ トナー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置内で用いられる、現像部材、帯電部材、転写部材等の電子写真用半導電性部材及びそれを用いたプロセスカートリッジ並びに電子写真装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機や光プリンタ等の電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置において、感光体や誘電体等の像担持体面を帯電処理する手段として、従来よりコロナ放電装置が利用されてきた。
【０００３】
しかしながら、コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面を所定の電位に均一に帯電処理する手段として有効であるものの、高価な高圧電源を必要とすること、装置が大型になることに加え、放電の際にオゾン等のコロナ生成物の発生が多いこと、異常放電により被帯電体面が破壊される等の不具合が発生する場合があった。
【０００４】
この様なコロナ放電装置に対して、近年では接触帯電方式が採用されている。接触帯電方式においては、電圧を印加した帯電する部材（帯電部材とも記載する）を、被帯電体面に近接又は接触させて、被帯電体面を帯電処理するもので、コロナ放電式に対して、オゾン等のコロナ生成物の発生が少ない、構造が簡単で低コスト化や装置の小型化が図れる、異常放電による被帯電体面の破壊が少ない等の利点がある。そして、一般的には、金属製芯金の軸上に半導電性の弾性体層が形成されたゴムローラ型の帯電部材が使用される。
【０００５】
接触帯電方式で用いられる帯電部材の弾性体層には、感光体等の被帯電体表面のピンホールや傷等により生じるリークを防止するために、適度な半導電性が必要である。また、被帯電体を均一に帯電させるためには、帯電部材の電気抵抗値が体積固有抵抗率で１×１０3〜１×１０9Ω・ｃｍ程度の均一な半導電性であることが重要である。そして、この様な電気特性を実現するために、従来、カーボンブラック等の導電粒子が配合され半導電化された電子導電系の半導電性ゴム組成物を用いて、弾性体層を作製してきた。
【０００６】
しかしながら、この様な電子導電系ゴム組成物は原料ゴムに配合するカーボンブラック等の導電粒子の添加量によって、電気抵抗を調整することができるものの、体積固有抵抗率が１×１０3〜１×１０9Ω・ｃｍの半導電領域においては、導電粒子の配合量の僅かな変化により、電気抵抗が大きく変化する場合がある。この場合、半導電領域において均質な所望の電気抵抗値を示す弾性体層を作製することが困難となり、帯電部材内及び帯電部材間で電気抵抗のバラツキが生じ易い。
【０００７】
電気抵抗が均一なゴム組成物を得る手法としては、エピクロルヒドリンゴムやＮＢＲ等のそれ自身が半導電性を有する極性ゴムを使用する、或いは原料ゴムにイオン導電剤を添加して半導電性を付与する等のイオン導電系ゴムにより、弾性体層を構成することが知られている。
【０００８】
一方、帯電部材には感光体等の像担持体（以下、感光体と記載する）を汚染しないことも要求される。接触帯電方式においては帯電部材が感光体に接触して使用されるため、長期間の使用において、帯電部材中のイオン導電剤や軟化剤等の低分子成分が感光体を汚染して感光体に機能障害が生じ、画像不良が発生する場合がある。
【０００９】
低分子成分による感光体汚染を防ぐ方法として、帯電部材に使用されるゴム材料に層状有機珪酸塩や多孔質充填材を混入する例がある。（例えば、特許文献１、２参照）。
【００１０】
さらに、イオン導電剤の中でも揮発性の小さいイオン性液体を用いたり、ポリマーとの親和性の高いイオン導電剤を用いることで、感光体汚染を軽減する例がある。（例えば、特許文献３、４参照）。
【００１１】
ところで、近年の電子プロセスのより一層の高速化への要求の下で、電子写真感光体を安定に帯電させる為に、本発明者らは、帯電部材の低抵抗化について検討したところ、帯電部材を構成する弾性層中のイオン性液体の増量により低抵抗化の要求には対応し得るものの、帯電部材から感光体への移行による感光体の汚染や破損を生じさせる場合がある、という従来の課題に加え、弾性層中における多量の当該イオン性液体の経時的な偏在により帯電部材の抵抗値が変動し、それによって帯電能が経時的に変化してしまう場合があることを見出した。
【特許文献１】特開２００３-２２３０３８号公報
【特許文献２】特開２００１-１０９２３３号公報
【特許文献３】特開２００３-２０２７２２号公報
【特許文献４】特開２００４-２７２２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明の目的は、電子写真に用いられ、電気的特性が均一で充分な帯電能力を有し、長期の使用においても、感光体等の汚染が抑制され、かつ抵抗安定性にも優れた半導電性性弾性部材を提供することである。
【００１３】
また本発明の他の目的は、高品位な電子写真画像を安定して提供する電子写真装置並びにこれに用いられるプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様によれば、半導電性弾性体中に、1〜50nmの細孔径もしくは層間距離を持つ材料とイオン性液体とを含む電子写真用半導電性部材が提供される。
【００１５】
また本発明の他の態様によれば、上記電子写真用半導電性部材を、現像部材、帯電部材及び転写部材から選ばれる少なくとも１つとして具備している電子写真装置が提供される。
【００１６】
更に本発明の他の態様によれば、電子写真感光体と、現像部材及び帯電部材から選ばれる少なくとも１つと、を一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在に構成されているプロセスカートリッジであって、該現像部材及び該帯電部材から選ばれる少なくとも１つが、上記の電子写真用半導電性部材であるプロセスカートリッジが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
上述したように、本発明によれば、高速高耐久使用においても、感光体等の被帯電部材の汚染が抑制され、均一帯電性に優れた半導電性部材を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態をより詳細に説明する。
【００１９】
本発明における半電性部材は、半導電性弾性体中に、半導電性弾性部材の中に１〜５０nmの細孔または層間をもつ無機材料とイオン性液体を共に含有することで感光体の汚染を防止し、高速高耐久使用において帯電能力の安定した電子写真用半導電性部材を提供することが可能となる。この理由については定かではないが、種々の実験結果より、以下のように考えられる。即ち、細孔径又は層間が１〜５０nmである無機材料を弾性体成分であるポリマー中に分散させることで、ブルーム成分である低分子成分を細孔内もしくは層間に捕捉しブルームを抑制する。さらに、抵抗制御のために使用するイオン性液体も上記ブルーム成分になり得るが、上記材料と併用することで、ポリマー中の移行を抑制することができる。また、イオン性液体が細孔内や層間にはいることで、長期使用におけるイオンの偏在が抑制され抵抗が安定する。さらに、イオン性液体が細孔内や層間にはいった状態でポリマー中に分散されることで、イオン性液体がポリマー中に均一に分散され低抵抗化が実現できる。
【００２０】
細孔径が１〜５０nmである材料としては、メソポーラス材料が挙げられる。メソポーラス材料としては、活性炭やシリカゲルの他に、ＳｉＯ2、ＳｉＯ2-ＭＯｎ/２（Ｍ＝Ａｌ）、Ｔｉ、Ｖ、Ｂ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｚｒ、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｎＯ2、ＨｆＯ2、ＡｌＰＯ4を組成とし、ヘキサゴナル、キュービック、ラメラ等の結晶構造を持つものがある。これらの細孔径は材料や製造条件によって異なるが、なかでも細孔径が３〜４０nmであるメソポーラスシリカ（ＳｉＯ2）が好ましい。
【００２１】
メソポーラスシリカの合成は、いろいろな方法があるが、例えばＮａｔｕｒｅ第３５９巻７１０ページに記載されている様な、界面活性剤の存在下においてケイ素のアルコキシドを加水分解させて合成されるＭＣＭ−４１と呼ばれる物質であり、また、Journal of Chemical Society Chemical Communicationsの１９９３巻６８０ページに記載されている様な、層状ケイ酸の一種であるカネマイトの層間に、アルキルアンモニウムをインターカレートさせて合成されるＦＳＭ−１６と呼ばれる物質、さらにはＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１２０，Ｐ６０２４−６０３６（１９９８）に記載されているように、高分子量の非イオン性界面活性剤であるトリブロックコポリマーなどをテンプレートとし、シリカのアルコキシドをシリカ源として，酸性領域で合成する方法をとることもできる。
【００２２】
メソポーラス材料の含有量としては特に限定されるものではないが、ベースのポリマー１００質量部に対して、０．５〜１００質量部の割合で配合することが好ましい。配合量が０．５質量部未満の場合には汚染防止効果が充分に得られず、１００質量部超の場合、弾性部材の硬度が非常に高くなり好ましくない。更に好ましい範囲は１〜３０質量部である。
【００２３】
メソポーラス材料の細孔径は、メソポーラス材料が含有された高分子組成物試料についてＸ線回折装置を用いて、回折像の２θスキャンを行い、その回折強度のピーク角度から層間距離を求めることが出来る。
【００２４】
また、層間が１〜５０nmである層状粘土鉱物は、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サボナイト、ヘクトライト及びソーコナイト等のスメクタイトやバーミキュライトや緑泥石及び雲母の一部が挙げられる。これらのなかで、その板状結晶粒子の層表面はマイナスに帯電し、層間にはナトリウムやカルシウムのような交換性陽イオンを介在して電気的に中性を保っているものにおいては、この交換性陽イオンが第四級アンモニウムイオン等に代表される陽イオンとイオン交換し、板状層間に置き換えられた有機変性層状粘土鉱物を使用しても良い。有機変性層状粘土鉱物は有機変性していないものに比較し層間が１．５倍から５倍に広がっている。
特にモンモリロナイトを主成分とする天然鉱物であるベントナイトにおいて移行防止効果が大きい。
【００２５】
層状粘土鉱物の含有量としては特に限定されるものではないが、ベースのポリマー１００質量部に対して、０．５〜１００質量部の割合で配合することが好ましい。配合量が０．５質量部未満の場合には汚染防止効果が充分に得られず、１００質量部超の場合、弾性部材の硬度が非常に高くなり好ましくない。更に好ましい範囲は１〜３０質量部である。
【００２６】
層状粘土鉱物の層間距離は、層状鉱物が含有された高分子組成物試料についてＸ線回折装置を用いて、回折像の２θスキャンを行い、その回折強度のピーク角度から層間距離を求めることが出来る。
【００２７】
イオン性液体は特定の有機カチオンとアニオンの組み合わせにより、室温で液体である溶融塩であり、カチオン成分側ではイミダゾリウム塩系、ピリジニウム塩系、四級アンモニウム塩系、スルホニウム塩系、ホスホニウム塩系、アニオン成分側ではＣｌ-、Ｂｒ-、ＢＦ4-、ＰＦ6-、ＣＦ3ＳＯ3-、（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ-、ＮＯ3-、ＣＨ3ＣＯＯ-、（ＣＮ）2Ｎ-等の組み合わせが挙げられる。なかでも有機カチオンとして、1〜50nmの細孔径もしくは層間に安定して存在するという点から、１−アルキルー３メチルイミダゾリウム化合物、１−アルキルー２，３ジメチルイミダゾリウム化合物、１，２−アルキルー３メチルイミダゾリウム化合物、１―アルキル―３アリルイミダゾリウム化合物（下記一般式（１））、１アルキルピリジニウム化合物、３―メチル―１アルキルピリジニウム化合物を用いることが好ましい。
【００２８】
【化１】
【００２９】
（式中、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル基）
イオン性液体の含有量としては特に限定されるものではないが、ベースのポリマー１００質量部に対して、０．５〜３０質量部の割合で配合することが好ましい。配合量が０．５質量部未満の場合には導電性効果が充分に得られず、３０質量部超えても導電性の変化は小さく、効果的ではない。更に好ましい範囲は１〜５質量部である。
【００３０】
上記メソポーラス材料や層状粘土鉱物とイオン性液体は、ポリマー中に別々に混合しても良いし、ポリマーに混合する前にプレミックスしたものを用いても良い。プレミックスは、ホモミキサーやペイントシェーカーを用い、例えばメソポーラス材料や層状粘土鉱物とイオン性液体を１５℃〜４５℃の範囲内で８〜４８時間混合すれば良い。
【００３１】
弾性体用の原料ポリマーとしては、特に限定されるものではないが、電気抵抗が均一なイオン導電系ポリマーを使用することが好ましい。イオン導電系ポリマーとしては、例えば、エチレンオキサイド―プロピレンオキサイドーアリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロルヒドリンホモポリマー（ＣＨＣ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体（ＣＨＲ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（ＣＨＲ−ＡＧＥ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体の水素添加物（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ、ＡＮＭ）及びウレタンゴム（Ｕ）等が挙げられる。なお、原料ポリマーはこれらに限らず、また、１種を用いても、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
弾性層の体積固有抵抗率は、帯電電圧を電子写真感光体に印加することができるよう、１×１０3〜１×１０9Ω・ｃｍであることが好ましい。
【００３３】
更に、本発明の弾性層には、発明の効果を著しく損なわない範囲内で必要に応じて、ゴムの配合剤として一般に用いられている充填剤、軟化剤、加工助剤、架橋助剤、架橋促進剤、架橋促進助剤、架橋遅延剤、粘着付与剤、分散剤、発泡剤等を添加することができる。
【００３４】
これらの原料の混合方法としては、バンバリーミキサーや加圧式ニーダーといった密閉型混合機を使用した混合方法や、オープンロールのような開放型の混合機を使用した混合方法等を例示することができる。
【００３５】
図１は本発明の弾性部材の形態を示す概略図である。弾性部材の構成は図１（ａ）に示すように、芯金１１とその外周に設けられた弾性体層１２とからなる単層構成であっても、図１（ｂ）に示すような、弾性体層１２の外側に表面層１３を配置した２層構成であってもよく、更に弾性体層１２と表面層１３との間に中間層や接着層を何層か配置した多層構成であってもよい。さらに弾性部材は、その最外部の感光体と接する部分が、トナーや外添剤の付着を防止する目的で、非粘着処理しても良い。最外部の非粘着処理としては、弾性部材表面に電子線、紫外線、Ｘ線及びマイクロウェーブ等のエネルギー線を照射して表面を硬化し非粘着性とする方法や、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン及びシリコーン樹脂等の非粘着性樹脂やシリコーン系の反応性表面処理剤を用いることが好ましい。
【００３６】
表面層を形成する場合には、表面層が形成された半導電性弾性部材の電気抵抗が半導電性域を示すように調整する必要がある。この場合、先述した非粘着性樹脂に対して、必要に応じて、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン及び酸化錫等の酸化物や、銅、銀等の金属を、所望の電気抵抗値としたものが用いられる。
【００３７】
本発明において1〜50nmの細孔もしくは層間をもつ無機材料とイオン性液体は弾性体層に含まれていてもよく、表面層や中間層等の弾性体層以外に含まれていてもよい。
【００３８】
本発明の半導電性弾性部材は、電子写真装置等の画像形成装置や、感光体及び弾性部材を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱自在としたプロセスカートリッジにおいて、感光体等の被弾性部材に当接してして使用される導電性弾性部材、すなわち帯電部材等として好適である。
【００３９】
具体的には、少なくとも像担持体と、前記像担持体に接触し、電圧の印加により前記像担持体を帯電する帯電部材とが一体的に設けられてカートリッジ化されており、画像形成装置本体に対して着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記帯電部材として本発明の弾性部材を用いることが好ましい。
【００４０】
また、前記帯電部材が、前記像担持体に当接し、電圧の印加により前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像し、トナー像を形成する現像部材である場合に、前記帯電部材、すなわち現像部材として本発明の弾性部材を用いることが好ましい。
【００４１】
また、少なくとも像担持体と、前記像担持体に接触し、電圧の印加により前記像担持体を帯電する帯電部材とを有する画像形成装置において、前記帯電部材として本発明の弾性部材を用いることが好ましい。
【００４２】
また、少なくとも像担持体と、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写部材とを有する画像形成装置において、前記転写部材として本発明の弾性部材を用いることが好ましい。
【００４３】
図２には、本発明の弾性部材を有する電子写真装置の概略構成を示す。２１は被帯電体としての電子写真感光体であり、本例の電子写真感光体は、アルミニウム等の導電性を有する支持体２１ｂと、支持体２１ｂ上に形成した感光層２１ａを基本構成層とするドラム形状の電子写真感光体である。軸２１ｃを中心に図の矢印方向に所定の周速度をもって回転駆動される。
【００４４】
電子写真感光体２１に接触配置されて電子写真感光体を所定の極性・電位に帯電（一次帯電）する帯電ローラ１は、芯金１１と、芯金１１上に形成した弾性層１２と、弾性層１２上に形成した表面層１３からなり、芯金１１の両端部を不図示の押圧手段で電子写真感光体２１の回転駆動に伴い従動回転する。
【００４５】
電源２３で摺擦電源２３ａにより、芯金１１の所定の直流（ＤＣ）バイアス、あるいは直流＋交流（ＤＣ＋ＡＣ）バイアスが印加されることで電子写真感光体２１が所定の極性・電位に接触帯電される。帯電ローラ１で周面が帯電された電子写真感光体２１は、次いで露光手段２４により目的画像情報の露光（レーザービーム走査露光、原稿画像のスリット露光等）を受けることで、その周面に目的の画像情報に対した静電潜像が形成される。
【００４６】
その静電潜像は、次いで、現像部材２５により、トナー画像として順次に可視像化されていく。このトナー画像は、次いで、転写手段２６により不図示の給紙手段部から電子写真感光体２１の回転と同期取りされて適正なタイミングをもって電子写真感光体２１と転写手段２６との間の転写部へ搬送された転写材２７に順次転写されていく。本例の転写手段２６は転写ローラであり、転写材２７の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで電子写真感光体２１側のトナー画像が転写材２７に転写されていく。
【００４７】
表面にトナー画像の転写を受けた転写材２７は、電子写真感光体２１から分離されて不図示の定着手段へ搬送されて像定着を受け、画像形成物として出力される。あるいは、裏面にも像形成するものでは、転写部への再搬送手段へ搬送される。
【００４８】
像転写後の電子写真感光体２１の周面は、前露光手段２８による前露光を受けて電子写真感光体ドラム上の残留電荷が除去（除電）される。この前露光手段２８には公知の手段を利用することができ、例えばＬＥＤチップアレイ、ヒューズランプ、ハロゲンランプ及び蛍光ランプ等を好適に例示することができる。前露光手段は、除電効果を考慮すると、その露光量は前述した露光手段の露光量よりも大きいことが好ましいといえる。また、前露光手段の位置は本実施形態に限定されるものではなく、クリーニング手段（後述する）と帯電手段の間に設けてもよいし、現像手段と転写手段の間に設けてもよい。
【００４９】
除電された電子写真感光体２１の周面は、クリーニング部材２９で転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて洗浄面化されて、繰り返して画像形成に供される。
【００５０】
帯電ローラ１は面移動駆動される電子写真感光体２１に従動駆動させてもよいし、非回転にしてもよいし、電子写真感光体２１の面移動方向に順方向又は逆方向に所定の周速度をもって積極的に回転駆動させるようにしてもよい。
【００５１】
また、露光は、電子写真装置を複写機として使用する場合には、原稿からの反射光や透過光、あるいは原稿を読み取り信号化し、この信号に基づいてレーザービームを走査したり、ＬＥＤアレイを駆動したり、又は液晶シャッターアレイを駆動したりすること等により行われる。
【００５２】
本発明の電子写真導電性弾性部材を使用しうる電子写真装置としては、複写機、レーザービームプリンター、ＬＥＤプリンター、あるいは、電子写真製版システム等の電子写真応用装置等が挙げられる。
【００５３】
本発明の弾性部材は、帯電ローラ等の帯電部材以外に、現像部材、転写部材、除電部材や、給紙ローラ等の搬送部材としても使用可能である。
【００５４】
本発明においては、図３に示されるように、電子写真感光体、帯電部材、現像部材、クリーニング部材のような電子写真装置の複数の要素が、プロセスカートリッジに一体的に組み込まれることもできる。プロセスカートリッジは、電子写真装置本体に対して着脱自在の構成とすることができる。例えば、本発明の帯電部材及び電子写真感光体、必要に応じて、更に現像部材やクリーニング部材等をプロセスカートリッジに一体的に組み込み、電子写真装置本体のレール等の案内手段を用いて着脱自在に構成できる。
【実施例】
【００５５】
以下に、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。なお、以下、特に明記しない限り、「部」は「質量部」を意味しており、試薬等で特に指定のないものは、市販の高純度品を用いた。
（メソポーラスシリカの合成）
メソポーラスシリカ粉末は、メソ孔およびマイクロ孔を形成するための鋳型であるブロック共重合体ＥＯ２０−ＰＯ７０−ＥＯ２０（ＥＯ：エチレンオキシド、ＰＯ：プロピレンオキシド）（Ｐ１２３）を用い、前記ブロック共重合体を希塩酸に溶解し、Ｔｓ＝３５℃の溶解温度において撹拌し、シリカ前駆体であるＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）を加えた。この溶液および沈殿物を８０℃で２４時間放置した後、ろ過し、水で洗浄して室温にて風乾した。最後に焼成条件、４００℃で４時間放置し、４００℃から１００℃まで８時間かけて冷却した後、自然冷却によって室温に戻して製造した。
【００５６】
（実施例１）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、メソポーラスシリカ２部、イオン性液体として以下に示すカチオンとＢＦ4-からなる塩１部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。
【００５７】
【化２】
【００５８】
得られた未加硫ゴム組成物をベント式ゴム押出機（φ５０ｍｍベント押出機 Ｌ／Ｄ＝１６ ＥＭ技研社製）によってチューブ状に押出し、加硫缶を用いた加圧水蒸気により１６０℃で３０分間の一次加硫を行い、外径１５ｍｍ、内径５．５ｍｍ、長さ２５０ｍｍのゴムチューブを得た。
【００５９】
次に、直径６ｍｍ、長さ２５６ｍｍの円柱形の導電性芯金（鋼製、表面はニッケルメッキ）の円柱面の軸方向中央部２３２ｍｍに導電性ホットメルト接着剤を塗布し、８０℃で３０分間乾燥したものに、前述のゴムチューブを圧入し、熱風炉にて１６０℃で２時間の二次加硫と接着処理を行った。この加硫後のローラのゴム両端部を突っ切り、ゴム部分の長さを２３２ｍｍとした後、ゴム部分を回転砥石で研磨し、端部直径８．４０ｍｍ、中央部直径８．５ｍｍのクラウン形状の弾性体層を得た。
【００６０】
次に、弾性体層表面に紫外線を照射して表面処理を行い帯電ローラを得た。表面処理はローラを回転させながら、その表面に紫外線照射装置（１８５ｎｍ、２４５ｎｍが波長主成分）を用いて紫外線強度４０ｍＷ／ｃｍ2を１０分間照射した。図４に帯電部材の電気抵抗測定装置の概略図を示した。ゴムローラ４ａは芯金１１の両端部を不図示の押圧手段で円柱状のアルミニウムドラム４１に圧接され、アルミニウムドラム４１の回転駆動に伴い従動回転する。この状態で、ゴムローラ４ａの芯金部分１１に電源４２を用いて直流電圧を印加し、４１のアルミニウムドラムに直列に接続した抵抗４３にかる電圧から、帯電ローラの電気抵抗を計算した。
【００６１】
上記帯電ローラの電気抵抗は、温度２３．５℃／湿度６０％Ｒ．Ｈ．（Ｎ／Ｎとも記載する）環境下で、図４の装置を使用し、芯金と金属ドラムの間に直流２００Ｖの電圧を印加して電気抵抗を求めた結果、は１．０６×１０4Ωであった。
【００６２】
この弾性体層から２ｍｍ厚の試験片を短冊状に数枚切り出し、アルミニウム製の試料ホルダーに測定面が平滑に揃うように敷き詰め、Ｘ線回折装置（ＴＴＲ―２、（株）リガク製）によって層状鉱物の層間距離を２θ／θスキャン法にてθ＝１０°まで測定した。なお、Ｘ線回折測定の条件は、Ｘ線出力５０ｋＶ、３００ｍＡのＣｕＫα線を用い、発散スリット０．２ｍｍ、発散縦制限スリット１０．００ｍｍ、散乱スリット開放、受光スリット０．１５ｍｍ、インシデントモノクロメーター使用とした。その結果、メソポーラスシリカの細孔径は７．００ｎｍであった。
【００６３】
この帯電ローラを図３に示したプロセスカートリッジに組み込み、図２に示した電子写真装置（レーザショットＬＢＰ−２５１０、キヤノン製）にて画像評価を行った。画像評価は帯電ローラによる帯電能の差が最も顕著に表れるように、Ｎ／Ｎ環境下において、画像評価は感光体表面電位が−６００Ｖとなるように、帯電ローラの芯金に直流電圧のみを印加して、図２に示した電子写真プロセスにおける前露光手段を作動させないようにして、１ドットをケイマパターンで印字したハーフトーン画像を形成させて評価を行った。
【００６４】
画像評価は帯電能力が不足した場合に生じる、ハーフトーン画像の横黒スジ状画像不良の発生状況によりランク付けを行った。ランク１は非常に良好（黒スジ状の画像不良はまったく見られない）、ランク２は良好（部分的に軽微な黒スジ状の画像不良が確認できる）、ランク３は画像の全面に軽微な黒スジ状の画像不良が確認できる、ランク４は画像全面に黒スジ状の画像不良が非常に目立つ、というレベルであり、本例の画像ランクはランク１であった。
【００６５】
次に、このカートリッジを４０℃／９５％Ｒ．Ｈ．の環境下で３０日間放置した後、もう一度、電子写真装置に組込み、Ｎ／Ｎ環境下でハーフトーンの画像形成を行い、過酷環境放置後の画像評価を行った。その結果、帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００６６】
（実施例２）
メソポーラスシリカを４部、イオン性液体を３部とした他は実施例１と同様に帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は５．４９×１０3Ω、メソポーラスシリカの細孔径は７．００ｎｍであった。
【００６７】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク１であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００６８】
（実施例３）
メソポーラスシリカを６部、イオン性液体を５部とした他は実施例１と同様に帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は３．３８×１０3Ω、メソポーラスシリカの細孔径は７．００ｎｍであった。
【００６９】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク１であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００７０】
（実施例４）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、有機変性した層状粘土鉱物として有機ベントナイト（商品名：エスベンＮＸ、ホージュン（株）社製）を２部、イオン性液体として実施例１と同様のものを１部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物から、実施例１と同様に帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は２．１１×１０4Ω、層状粘土鉱物の層間距離は３．５２ｎｍであった。
【００７１】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク２であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００７２】
（実施例５）
有機変性した層状粘土鉱物として有機ベントナイト（商品名：エスベンＮＸ、ホージュン（株）社製）を４部、イオン性液体を３部とした他は実施例４と同様に帯電ローラを得た。
Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は１．５２×１０4Ω、層状粘土鉱物の層間距離は３．５２ｎｍであった。
【００７３】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク２であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００７４】
（実施例６）
有機変性した層状粘土鉱物として有機ベントナイト（商品名：エスベンＮＸ、ホージュン（株）社製）を６部、イオン性液体を５部とした他は実施例４と同様に帯電ローラを得た。
Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は１．２６×１０4Ω、層状粘土鉱物の層間距離は３．５２ｎｍであった。
【００７５】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク２であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００７６】
（比較例１）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、メソポーラスシリカ４部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物から実施例１と同様の方法で帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は２．７５×１０4Ω、メソポーラスシリカの細孔径は７．００ｎｍであった。
【００７７】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク３であった。また、放置後に帯電ローラから感光体への汚染物質の移行はなかったものの、画像不良は改善されていなかった。
【００７８】
（比較例２）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、有機変性した層状粘土鉱物として有機ベントナイト（商品名：エスベンＮＸ、ホージュン（株）社製）を４部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物から実施例１と同様の方法で帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は７．６０×１０5Ω、層状粘土鉱物の層間距離は３．５２ｎｍであった。
【００７９】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク３であった。また、放置後に帯電ローラから感光体への汚染物質の移行はなかったものの、画像不良は改善されていなかった。
【００８０】
（比較例３）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、層状粘土鉱物として焼成カオリン（商品名：ＳＴ−ＫＥ、白石カルシウム（株）社製）４部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物から実施例１と同様の方法で帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は４．２２×１０5Ω、層状粘土鉱物の層間距離は０．５３nmであった。
【００８１】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク３で画像不良が発生し、放置後に電ローラから感光体への汚染物質の移行したものと見られる画像不良も確認された。
【００８２】
（比較例４）
原料ゴムとして、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）社製）１００部、加工助剤としてステアリン酸１部、加硫促進助剤として酸化亜鉛３部、充填剤として炭酸カルシウム（商品名：シルバーＷ、白石カルシウム（株）社製）１００部、層状粘土鉱物として焼成カオリン（商品名：ＳＴ−ＫＥ、白石カルシウム（株）社製）４部、実施例１と同様のイオン性液体３部、加硫剤として２-メルカプトベンゾチアゾール（商品名：ノクセラーＭ、大内新興化学工業（株）社製）１部、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（商品名：ノクセラーＴＲＡ、大内新興化学工業（株）社製）２部、テトラエチルチオラムジスルフィド（商品名：ノクセラーＴＥＴ、大内新興化学工業（株）社製）１部及び硫黄１部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物から実施例１と同様の方法で帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は２．１０×１０4Ω、層状粘土鉱物の層間距離は０．５３nmであった。
【００８３】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク３で画像不良が発生し、放置後に電ローラから感光体への汚染物質の移行したものと見られる画像不良も確認された。
【００８４】
（実施例７）
実施例２で得た弾性体層の表面処理として、シリコーン系反応性表面処理液（商品名：ＳＡＴ−５００Ｆ、シンコー技研（株）社製）を用い、この処理液に弾性体層を1分間ディッピングした後、１００℃、１０分の熱処理を行い帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は４．５８×１０3Ω、メソポーラスシリカの細孔径は７．００ｎｍであった。
【００８５】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク１であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００８６】
（実施例８）
実施例５で得た弾性体層の表面処理として、シリコーン系反応性表面処理液（商品名：ＳＡＴ−５００Ｆ、シンコー技研（株）社製）を用い、この処理液に弾性体層を1分間ディッピングした後、１００℃、１０分の熱処理を行い帯電ローラを得た。Ｎ/Ｎ環境下での電気抵抗は８．８０×１０5Ω、層状粘土鉱物の層間距離は３．５２ｎｍであった。
【００８７】
実施例１と同様にＮ／Ｎ環境下での帯電能評価と過酷放置による感光体汚染試験を画像出力により行った。その結果、帯電能画像ランクはランク１であり、過酷環境放置後も帯電ローラから感光体への汚染物質の移行は確認されず、品位良好な画像が得られた。
【００８８】
以上の結果について、弾性体層の材料組成、表面処理、作製した帯電ローラの評価結果を表１に示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
比較例１、２については帯電ローラを構成するポリマーに、本発明の1〜50nmの細孔径もしくは層間距離を持つ材料は含有されているが、イオン性液体が含有されておらず、その結果、帯電能不足による画像不良が発生した。長期放置で感光体上に汚染物質は観察されなかったものの、帯電能不足による画像不良が発生した。比較例３については、層状粘土鉱物の層間距離が短いために、長期放置時の低分子成分の移行を抑制しきれず感光体上に汚染物質が観察された。比較例４については、層状粘土鉱物とイオン性液体が含有されているが、層状粘土鉱物の層間距離が短いためにイオン性液体が層間にはいらず、電気抵抗が高くなり帯電能不足による画像不良が生じた。また、長期放置時の低分子成分の移行を抑制しきれず感光体上に汚染物質が観察された。
【００９１】
表１から明らかなように、本発明の弾性部材である帯電ローラについては、弾性層電気抵抗が充分に低いため、Ｎ／Ｎ環境下でのハーフトーン画像出力における画像ランクが、ランク２以上であり、帯電ローラと感光体とを当接させて過酷環境下で長期放置した場合にも、帯電ローラからの移行物質が感光体汚染を汚染することによる画像不良は発生していない。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の弾性部材の一例としての帯電ローラの構成を示す図である。
【図２】本発明における電子写真装置の例を説明するための模式的断面図である。
【図３】本発明におけるプロセスカートリッジの例を説明するための模式的断面図である。
【図４】本発明における導電性部材の電気抵抗の測定例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 帯電ローラ
１１ 芯金
１２ 弾性体層
１３ 表面層
２１ 像担持体
２１ａ 感光層
２１ｂ 導電性支持体
２１ｃ 支軸
２３ 電源
２３ａ 摺擦電源
２４ 露光手段
２５ 現像手段
２６ 転写ローラ
２７ 転写材
２８ 前露光手段
２９ クリーニング手段
４１ アルミニウムドラム
４２ 外部電源
４３ 基準抵抗
４ａ ゴムローラ
Ｔ トナー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導電性弾性体中に、1〜50nmの細孔径もしくは層間距離を持つ材料とイオン性液体とを含むことを特徴とする電子写真用半導電性部材。
【請求項２】
前記材料がメソポーラス材料である請求項1に記載の電子写真用半導電性部材。
【請求項３】
前記メソポーラス材料がメソポーラスシリカである請求項２に記載の電子写真用半導電性部材。
【請求項４】
前記材料が層状粘土鉱物である請求項1に記載の電子写真用半導電性部材。
【請求項５】
前記イオン性液体が、１−アルキルー３メチルイミダゾリウム化合物、１−アルキルー２，３ジメチルイミダゾリウム化合物、１，２−アルキルー３メチルイミダゾリウム化合物、１―アルキル―３アリルイミダゾリウム化合物、１アルキルピリジニウム化合物、３―メチル―１アルキルピリジニウム化合物のうちの少なくとも一つである請求項１乃至４の何れかに記載の電子写真用半導電性部材。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の電子写真用半導電性部材を、現像部材、帯電部材及び転写部材から選ばれる少なくとも１つとして具備していることを特徴とする電子写真装置。
【請求項７】
電子写真感光体と、現像部材及び帯電部材から選ばれる少なくとも１つと、を一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在に構成されているプロセスカートリッジであって、該現像部材及び該帯電部材から選ばれる少なくとも１つが、請求項１乃至５の何れかに記載の電子写真用半導電性部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１】
半導電性弾性体中に、1〜50nmの細孔径もしくは層間距離を持つ材料とイオン性液体とを含むことを特徴とする電子写真用半導電性部材。
【請求項２】
前記材料がメソポーラス材料である請求項1に記載の電子写真用半導電性部材。
【請求項３】
前記メソポーラス材料がメソポーラスシリカである請求項２に記載の電子写真用半導電性部材。
【請求項４】
前記材料が層状粘土鉱物である請求項1に記載の電子写真用半導電性部材。
【請求項５】
前記イオン性液体が、１−アルキルー３メチルイミダゾリウム化合物、１−アルキルー２，３ジメチルイミダゾリウム化合物、１，２−アルキルー３メチルイミダゾリウム化合物、１―アルキル―３アリルイミダゾリウム化合物、１アルキルピリジニウム化合物、３―メチル―１アルキルピリジニウム化合物のうちの少なくとも一つである請求項１乃至４の何れかに記載の電子写真用半導電性部材。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の電子写真用半導電性部材を、現像部材、帯電部材及び転写部材から選ばれる少なくとも１つとして具備していることを特徴とする電子写真装置。
【請求項７】
電子写真感光体と、現像部材及び帯電部材から選ばれる少なくとも１つと、を一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在に構成されているプロセスカートリッジであって、該現像部材及び該帯電部材から選ばれる少なくとも１つが、請求項１乃至５の何れかに記載の電子写真用半導電性部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１５４６３４（Ｐ２００６−１５４６３４Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４８５８２（Ｐ２００４−３４８５８２）
【出願日】平成１６年１２月１日（２００４．１２．１）
【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１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１日（２００４．１２．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]