JP2001142283A - 帯電部材、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 トナーが付着することによって発生する帯電
ムラを表面層のクラックやハガレを生じさせることなく
防止すること。 【解決手段】 導電性支持体２１上に基層及び表面層２
４を有する帯電部材であって、電子写真感光体に接触配
置され、電圧を印加されることにより該電子写真感光体
表面を帯電する帯電部材において、該表面層２４が、フ
ィラーとしてフッ素樹脂粒子を含有し、かつバインダー
樹脂としてフッ素樹脂を含有することを特徴とする帯電
部材、該帯電部材を有するプロセスカートリッジ及び画
像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電部材、プロセ
スカートリッジ及び画像形成装置に関し、詳しくは、複
写機やページプリンタ等の画像形成装置において、電子
写真感光体に接触させて帯電を行う帯電部材、その帯電
部材を有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置にお
いて、像担持体としての電子写真感光体を一次帯電する
帯電手段としては、ワイヤに高電圧を印加してコロナ放
電を生じさせ、そのコロナに被帯電体の感光体をさらす
コロナ帯電器が広く利用されてきた。

【０００３】また近年は、接触帯電式の帯電手段、すな
わち帯電部材を感光体に当接させて配置し、この帯電部
材に電圧を印加して、感光体の表面を帯電する帯電手段
が開発され、実用化されている。

【０００４】この接触帯電は、非接触式であるコロナ帯
電と比べて、感光体の被帯電面に所望の電位を得るのに
必要とされる印加電圧が低く、帯電時に発生するオゾン
の量も少ない等の長所があり、広く用いられている。

【０００５】従来の電子写真方式の画像形成装置におけ
る帯電部材の一例を図６に示す。

【０００６】帯電部材である帯電ローラ２′は、給電電
極を兼ねた導電性支持体２１′、その上に設けられた弾
性層２２′、その上に設けられた抵抗層２３′及びその
上に設けられた保護層２４′から構成されている。

【０００７】弾性層２２′は、合成ゴムから形成され、
スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム
及びシリコーンゴム等のソリッドゴム等が使用される。
これらのゴムには、カーボンブラックや金属粉等の導電
材を分散することにより、導電性が付与されている。

【０００８】抵抗層２３′は、帯電ローラ２′に適切な
抵抗を付与するための層で、ポリアミド樹脂、ヒドリン
ゴム、ウレタンゴム及びシリコーンゴム等が用いられて
いる。これらの材料には、カーボンブラックや金属粉等
の導電材を適量分散することにより、適切な導電性が付
与されている。

【０００９】保護層２４′は、帯電ローラ２′の表面性
を確保するためと、抵抗層２３′の材料による感光体表
面の汚染を防止するために設けられている。材料として
は、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等のポリアミド樹脂
及びウレタン樹脂等が挙げられる。

【００１０】しかしながら、上記のような接触帯電法に
より感光体表面を帯電しても、均一な帯電はなされず、
帯電ムラによる画像不良を生じる場合があった。これ
は、感光体表面に付着する現像剤（トナー）が、微量な
がらも帯電部材に付着し、帯電部材表面に付着蓄積する
ことで、帯電ムラとなっていたためである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この様な問題に対して
は、これまで帯電部材の表面にフッ素樹脂粒子を含有さ
せる方法が考えられている（特開平３−２９３６８２号
公報）。

【００１２】しかし、上記の方法では、帯電部材表面に
存在するフッ素樹脂粒子の配合量が少ない場合、特に低
温低湿度環境においてクリーニング性能が劣るため、帯
電部材に付着する現像剤量が増えて、帯電ムラが発生す
ることがあった。また、フッ素樹脂粒子の配合量が多い
場合、粒子を分散させるのが困難となり、成膜性が低下
して、クラックやハガレが生じることがあった。

【００１３】また、特開平１０−１４８９９５号公報で
は、フッ素樹脂を保護層に含有させる方法が考えられて
いる。しかし、粒子状でないフッ素樹脂は粒子状のもの
に比べて帯電ムラを防ぐ効果が低く、また効果を得るた
めに含有量を増やした場合、離型性が高くなって、前記
保護層とその下層との間の密着力が低下する。特に、帯
電部材や感光体の表面に結露が生じて、お互いの結露面
が接触した場合では、帯電部材と感光体の当接ニップ部
に水が閉じこめられることで、保護層と感光体が溶着し
易くなって、帯電部材の保護層のみが剥がれて感光体表
面に残存する、ハガレが発生することがあった。

【００１４】本発明の目的は、前述の如き欠点を解決
し、感光体表面のトナーが帯電部材に付着することによ
って発生する帯電ムラを防止し、かつハガレの発生する
ことのない帯電部材及びその帯電部材を有するプロセス
カートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、導
電性支持体上に基層及び表面層を有する帯電部材であっ
て、電子写真感光体に接触配置され、電圧を印加される
ことにより該電子写真感光体表面を帯電する帯電部材に
おいて、該表面層が、フィラーとしてフッ素樹脂粒子を
含有し、かつバインダー樹脂としてフッ素樹脂を含有す
ることを特徴とする帯電部材である。

【００１６】また、本発明は、電子写真感光体及び上記
帯電部材を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在
であることを特徴とするプロセスカートリッジである。

【００１７】また、本発明は、電子写真感光体、上記帯
電部材を有する帯電手段、露光手段、現像手段及び転写
手段を有することを特徴とする画像形成装置である。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明におけるフィラーとしての
フッ素樹脂粒子は、バインダー樹脂としてのフッ素樹脂
と実質的に相溶せずにバインダー樹脂中で粒子状であ
る。かかる粒子の平均粒径は１μｍ以下であることが好
ましく、特には０．５μｍ以下であることが好ましい。

【００１９】１μｍを超えると分散性が低下し、クラッ
クが発生し易くなる。なお、平均粒径は、コールターカ
ウンター法による体積基準の粒径分布の累積百分率の５
０％径とする。

【００２０】フィラーとしてのフッ素樹脂粒子とバイン
ダー樹脂としてのフッ素樹脂の合計の含有量は、表面層
全質量に対し、５０〜９５質量％であることが好まし
い。５０質量％に満たないとトナー付着による帯電不良
が発生し易くなり、９５質量％を超えると成膜性が低下
し、クラックやハガレが発生し易くなる。なお、これら
のフィラーや樹脂と混合して用いることのできる樹脂と
しては、エステル樹脂やビニル樹脂等の他、ＮＢＲ（ア
クリロニトリルブタジエンゴム）等の合成ゴムや天然ゴ
ム等が挙げられる。

【００２１】更に、フィラーとしてのフッ素樹脂粒子と
バインダー樹脂としてのフッ素樹脂の割合は、質量比
（フッ素樹脂粒子：フッ素樹脂）で、１：１〜１：２で
あることが好ましい。フッ素樹脂粒子が少な過ぎるとト
ナー付着による帯電不良が発生し易くなり、多過ぎると
成膜性が低下して、クラックやハガレが発生し易くな
る。

【００２２】また、本発明においては、感光体がプラス
電位をメモリーすることに起因する初期画像出力での画
像不良（横スジ）を防止する目的で、表面層が更にポジ
系材料を含有することが好ましい。かかる感光体のプラ
ス電位のメモリーは、フッ素樹脂材料のマイナス帯電性
の高さによるものと考えられ、帯電部材と感光体が物流
等の際の大きな衝撃により摺擦されることによって生じ
ることがあった。このメモリーは、特に低湿度環境にお
いて生じ易い。

【００２３】ポジ系材料とは、帯電系列において感光体
よりもプラス側に位置し、感光体ｔｏ摺擦したときにプ
ラスの電荷を帯びるような材料のことである。ポジ系材
料の含有量は、表面層全質量に対し、１〜１５質量％で
あることが好ましく、特には５〜１０質量％であること
が好ましい。１質量％に満たないと上記の画像不良の防
止効果が得られにくく、１５質量％を超えるとフィラー
としてのフッ素樹脂粒子及びバインダー樹脂としてのフ
ッ素樹脂の効果が得られにくくなる。

【００２４】以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明
する。

【００２５】（実施例１）本発明による画像形成装置の
実施例１について説明する。図１は、本実施例における
帯電部材の構成を示す断面図である。

【００２６】同図に示すように、本実施例における帯電
部材は、ローラ形状の帯電部材、すなわち帯電ローラで
ある。帯電ローラ２は、給電電極を兼ねた金属またはプ
ラスチック製の導電性支持体２１の周りに、弾性層２
２、抵抗層２３及び表面層としての保護層２４の順に構
成されており、約１２ｍｍの外径を有している。

【００２７】弾性層２２は、帯電ローラ２の基層とな
る。本実施例ではウレタンフォームで形成し、導電性を
持たせるために金属酸化物を添加した。厚さは約１．７
ｍｍとした。

【００２８】抵抗層２３は、水系アクリル樹脂にカーボ
ンブラックを添加して、これを弾性層上にディッピング
法で塗工して形成した。抵抗層の厚さは約３００μｍ
で、塗工後に１００℃の環境下に５〜６時間、放置乾燥
することにより形成した。

【００２９】表面層である保護層２４は、フッ素樹脂、
エステル樹脂及びポジ系材料としてのアクリル系樹脂か
らなるバインダー樹脂に、フィラーとして平均粒径０．
４μｍのフッ素系樹脂粒子及びカーボンを添加した混合
物を抵抗層上にディッピング法で塗工し、乾燥すること
によって形成した。ここで、バインダー樹脂として用い
るフッ素樹脂には、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオ
ロエチレン）を使用した。また、アクリル系樹脂は、ア
クリル酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチ
ル、スチレン、アクリロニトリル等の共重合体のエマル
ジョンタイプのものを使用した。フィラーとして用いる
フッ素樹脂粒子には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエ
チレン）を使用した。保護層の厚さは、約１０μｍとし
た。なお、フッ素樹脂粒子、カーボン、フッ素樹脂、エ
ステル樹脂及びアクリル系樹脂の割合は、質量比で３
５：５：４５：５：１０であった。

【００３０】（実施例２）実施例１において、保護層の
バインダー樹脂が、フッ素樹脂とエステル樹脂のみで、
フィラーとしてフッ素樹脂粒子及びカーボンのもの（ア
クリル系樹脂なし処方。フッ素樹脂粒子、カーボン、フ
ッ素樹脂、エステル樹脂及びアクリル系樹脂の質量比＝
３５：５：４５：１５：０）

【００３１】また、比較例として、以下の帯電部材を用
意した。 （比較例１）実施例１において、保護層のバインダー樹
脂が、フッ素樹脂、エステル樹脂、アクリル系樹脂から
なり、フィラーがカーボンのみのもの（フッ素樹脂粒子
なし処方。フッ素樹脂粒子、カーボン、フッ素樹脂、エ
ステル樹脂及びアクリル系樹脂の質量比＝０：５：８
０：５：１０） （比較例２）実施例１において、保護層のバインダー樹
脂が、フッ素樹脂とエステル樹脂のみで、フィラーがカ
ーボンのみのもの（アクリル系樹脂・フッ素樹脂粒子な
し処方。フッ素樹脂粒子、カーボン、フッ素樹脂、エス
テル樹脂及びアクリル系樹脂の質量比＝０：５：８０：
１５：０） （比較例３）実施例１において、保護層のバインダー樹
脂が、エステル樹脂とアクリル系樹脂のみで、フィラー
がフッ素樹脂粒子及びカーボンのもの（フッ素樹脂なし
処方。フッ素樹脂粒子、カーボン、フッ素樹脂、エステ
ル樹脂及びアクリル系樹脂の質量比＝８０：５：０：
５：０） （比較例４）実施例１において、保護層のバインダー樹
脂が、エステル樹脂のみで、フィラーがフッ素樹脂粒子
及びカーボンのもの（アクリル系樹脂・フッ素樹脂なし
処方。フッ素樹脂粒子、カーボン、フッ素樹脂、エステ
ル樹脂及びアクリル系樹脂の質量比＝８０：５：０：１
５：０） （比較例５）実施例１において、保護層のバインダー樹
脂が、エステル樹脂のみで、フィラーがカーボンのみの
もの（フッ素樹脂粒子・フッ素樹脂・アクリル系樹脂な
し処方。フッ素樹脂粒子、カーボン、フッ素樹脂、エス
テル樹脂及びアクリル系樹脂の質量比＝０：５：０：９
５：０）。

【００３２】図２は、本実施例において使用した、レー
ザープリンタ画像形成装置の断面概略図である。

【００３３】図中、Ｍはプリンタエンジンとしての画像
形成装置本体である。１は像担持体としての円筒状の電
子写真感光体（感光ドラム）であり、駆動手段（不図
示）によって矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光ドラ
ム１の表面は、帯電ローラ２に接触配置されて帯電ニッ
プ部Ｎ₁を構成すると共に、矢印Ｒ２方向に回転する帯
電ローラ２によって一様に帯電された後、露光装置３に
よって静電潜像が形成される。

【００３４】現像装置（トナー像形成手段）４は、トナ
ーＴの貯蔵、保管を行うトナー収納装置であるホッパー
とトナー担持体である現像スリーブ４ａとを備えてお
り、感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像する。
矢印Ｒ４方向に回転する現像スリーブ４ａの近傍には、
トナー規制部材である現像ブレード４ｂが設置されてい
る。

【００３５】そして、画像形成装置を駆動するための電
源、画像形成するためのバイアスを供給する高圧回路を
備えたエンジン制御部８により、感光ドラム１と現像ス
リーブ４ａとの間に直流バイアスに交流バイアスを重畳
した現像バイアスが与えられ、これにより感光ドラム１
上の静電潜像は、トナーが付着されてトナー像として現
像される。

【００３６】感光ドラム１上のトナー像は、矢印Ｒ５方
向に回転する転写装置（転写手段）５により紙等の転写
材Ｐに転写される。転写材Ｐは、給紙用カセット（不図
示）により保管されており、給紙ローラ（不図示）で給
紙され、レジストローラ９により感光ドラム１上のトナ
ー像と同期がとられて感光ドラム１と転写装置５との間
の転写ニップ部Ｎ₂に送られる。転写材Ｐに転写された
トナー像は、転写材Ｐと共に定着装置７に搬送され、こ
こで加熱・加圧されて転写材Ｐに定着されて記録画像と
なる。

【００３７】一方、トナー像転写後に転写材Ｐに転写さ
れないで感光ドラム１上に残ったトナー（以下、転写残
トナーと称す）は、クリーニング装置（クリーニング手
段）６内のクリーニングブレード６ａにより除去され
る。表面の転写残トナーが除去された感光ドラム１は、
帯電装置２の帯電から始まる次の画像形成に供され、上
述の一連の画像形成プロセスを繰り返す。

【００３８】そこで前記帯電ローラを、図２に示す画像
形成装置に設置して振動試験を行った後、温度１５．０
℃／湿度１０．０％の低温低湿度環境（以下、Ｌ／Ｌ環
境と称す）、及び温度２３．５℃／湿度６０．０％の常
温常湿度環境（以下、Ｎ／Ｎ環境と称す）において、４
％印字比率のＡ４画像で２０００枚の画像出力試験を行
い、目視にて感光体への摺擦メモリーと帯電不良の評価
を行った。

【００３９】振動試験は、ＪＩＳ−Ｚ０２３２に基づ
き、振動数：１０〜１００Ｈｚ、スイープ時間：５分間
（１往復）、加速度：正弦波９．８ｍ／ｓ²、振動時
間：１時間（１２往復）、振動方向：ｘ、ｙ、ｚ方向に
て、行った。また、保護層のハガレについて、帯電ロー
ラを感光ドラムに１４００ｇ重の加重を負荷して当接さ
せ、温湿度が４０℃／９５％の環境下にて１ヶ月間放置
した後、帯電ローラ表面及び、感光ドラム表面を調べる
ことで、評価した。

【００４０】表１は、上述の評価結果を示したものであ
る。表１において、摺擦メモリーの評価結果について
は、振動試験後のＬ／Ｌ環境での初期画出しのハーフト
ーン画像において、摺擦メモリーによる横スジの発生が
ない場合はＡ、若干発生はするが濃度的に軽微で問題と
ならないレベルのものはＢ、長手全域にわたって鮮明な
横スジが発生した場合はＣとした。また、帯電ムラの評
価結果については、Ｌ／Ｌ環境、Ｎ／Ｎ環境で２０００
枚の画像出しを通して、帯電不良画像の発生がない場合
はＡ、発生するが軽微で問題のないレベルの場合はＢ、
許容範囲を越えて発生した場合はＣとした。ハガレの評
価結果は、前記ハガレ評価方法において、帯電ローラ表
面、感光ドラム表面共に問題無い場合はＡ、帯電ローラ
表面にハガレ跡があり、感光ドラム表面にハガレ片が付
着している場合はＣとした。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１によると、保護層処方として、フィラ
ーをフッ素樹脂粒子とカーボンで構成し、バインダー樹
脂をフッ素樹脂、エステル樹脂及びアクリル系樹脂で構
成した実施例１では、Ｌ／Ｌ環境及びＮ／Ｎ環境共に２
０００枚の耐久終了まで、摺擦メモリーによる横スジも
発生することが無く、また帯電ムラによる画像不良も発
生することは無かった。

【００４３】しかし、フィラーをフッ素樹脂粒子とカー
ボンで構成し、バインダー樹脂をフッ素樹脂とエステル
樹脂のみで構成した実施例２（アクリル系樹脂なし処
方）では、Ｎ／Ｎ環境及びＬ／Ｌ環境での帯電ムラによ
る画像不良は発生しなかったものの摺擦メモリーにおい
て横スジが発生した。

【００４４】また、フィラーをカーボンのみで構成し、
バインダー樹脂をフッ素樹脂、エステル樹脂及びアクリ
ル系樹脂から構成した比較例１（フッ素樹脂粒子なし処
方）は、Ｎ／Ｎ環境では帯電ムラの発生はなかったが、
Ｌ／Ｌ環境では耐久終了までに、許容範囲を越える帯電
ムラが発生した。比較例１よりアクリル系樹脂を除いた
比較例２は、許容範囲ながらも、摺擦メモリーが若干悪
化する傾向であった。

【００４５】フィラーをフッ素樹脂粒子とカーボンで構
成し、バインダーをエステル樹脂とアクリル系樹脂のみ
とした比較例３（フッ素樹脂なし処方）においては、Ｎ
／Ｎ環境では軽微なレベルの帯電ムラの発生であった
が、Ｌ／Ｌ環境では耐久終了までに、許容範囲を越える
帯電ムラが発生した。また、比較例３よりアクリル系樹
脂を除いた比較例４においても、許容範囲ながらも、摺
擦メモリーが若干悪化する傾向であった。

【００４６】フィラーがカーボンのみからなり、バイン
ダーもエステル樹脂のみからなる比較例５（フッ素樹脂
粒子・フッ素樹脂・アクリル系樹脂なし処方）において
は、Ｌ／Ｌ環境、Ｎ／Ｎ環境共に過度なレベルの帯電ム
ラが発生した。

【００４７】以上のことから、アクリル系樹脂を配合し
ない処方では、初期の振動試験によって、感光ドラムと
帯電ローラが摺擦し、Ｌ／Ｌ環境においてフッ素樹脂を
含む帯電ローラがマイナスに帯電することによって、ド
ラムがプラス電荷を誘起し、メモリーとなって横スジが
発生したと考えられる。一方、ポジ系材料であるアクリ
ル系樹脂を配合すると、ネガ系であるフッ素樹脂と電位
的に相殺するため、摺擦による帯電が起こりにくく、メ
モリーによる横スジが防止できた。

【００４８】また、保護層にフッ素樹脂粒子とフッ素樹
脂という異なる形態のフッ素樹脂材料を配合することに
よって、表面の成膜性と同時に、効果的に表面の離型性
が得られた。フッ素樹脂のみ、またはフッ素樹脂粒子の
みの配合の場合では、表面の離型性を上げるための十分
な効果が得られなかったり、離型性を上げるために配合
量を増やすと、保護層の成膜性が低下して、ハガレが発
生する。

【００４９】図３は、前記帯電ローラの保護層の実施例
１における処方のフッ素樹脂粒子とフッ素樹脂（●）、
比較例１における処方のフッ素樹脂（○）、比較例３に
おける処方のフッ素樹脂粒子（□）の配合比を変えたと
きの、帯電ローラ表面の純水に対する接触角と、ハガレ
発生限界（ハガレ発生点：×）を示すグラフである。離
型性を見るための手段である接触角の測定は、協和界面
科学株式会社製のＣＡ−Ｘ型接触角計を用い、帯電ロー
ラの長手方向の中央と両端部に、３．１μｌの水滴を自
然着滴させ、３点の測定平均値をとることで行った。ま
た、各フッ素樹脂材料の配合比は、保護層を形成する全
材料中の質量割合として算出した。ハガレ評価は、前記
ハガレ評価方法にて行った。

【００５０】図３によると、本実施例１の処方において
は、フッ素樹脂粒子とフッ素樹脂の配合比が１２質量％
で接触角９０度となり、その後配合比６０質量％でハガ
レが発生するまで接触角１００度強を推移する。比較例
１の処方においては、フッ素樹脂の配合比が７５質量％
を超えるまでハガレは発生しないものの、接触角は７０
度程度で飽和する傾向にある。また、比較例３の処方に
おいては、接触角が９０度弱まで上がるものの、フッ素
樹脂粒子の配合比が３５質量％でハガレが発生してしま
うことがわかる。これらに関しては、次のように説明で
きる。

【００５１】つまり、フッ素樹脂は、バインダー樹脂と
しての機能を有するためにハガレには有利に働く。しか
し、接触角（離型性）という点では、単なるバインダー
樹脂に比べると良いものの、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂粒
子に比べると劣ってしまう。一方、フッ素樹脂粒子は、
成膜性が劣るためハガレが発生し易く、また高配合比で
は分散状態が均一になり難いため、局所的には高い接触
角（離型性）が得られるものの、全体平均として見た場
合、他の材料の影響によりそれほど大きな接触角（離型
性）は得られない。これらより、フィラーとしてフッ素
樹脂粒子を用い、バインダー樹脂としてフッ素樹脂を用
いることにより、各々低配合比となるため効率的に高い
接触角（離型性）が得られ、かつハガレに対しても有利
であることが理解できる。また、Ｌ／Ｌ環境における帯
電ムラを耐久終了まで防止するためには、フッ素樹脂粒
子とフッ素樹脂を用い、かつ接触角が９０度以上である
ことが好ましい。

【００５２】以上の結果より、上記保護層たる表面層
に、少なくともフッ素樹脂材料とポジ系材料を含有し、
前記フッ素樹脂材料が、フィラーとしてのフッ素樹脂粒
子とバインダー樹脂としてのフッ素樹脂である帯電ロー
ラを用いた場合、感光体との摺擦による横スジも発生す
ることがなく、またＬ／Ｌ環境下においても、帯電ムラ
が起こらず、かつ表面層のハガレも発生することもな
く、良好な画像を得ることができるといえる。また、前
記帯電ローラ表面の接触角が９０度以上であるなら、ク
リーニング性能の劣るＬ／Ｌ環境においても耐久終了ま
で帯電ムラが起こることはなく、より好ましい。

【００５３】本実施例では、ポジ系材料として、アクリ
ル酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、ス
チレン、アクリロニトリル等の共重合体からなるアクリ
ル系樹脂を用いたが、配合の異なるアクリル系樹脂はも
ちろん、ポリアミド樹脂等、同様の効果が得られるな
ら、これに限るものではない。但し、帯電系列の点で、
ポジ系材料として最も有利である点でアクリル系樹脂で
あることが好ましい。

【００５４】また、フィラーのフッ素樹脂粒子としてＰ
ＴＦＥを使用したが、ＰＦＡ（四フッ化エチレン−パー
フルオロアルキルビニルエーテル）、ＦＥＰ（フッ化エ
チレンプロピレン）、ＰＣＴＦＥ等を用いても、これと
同様な効果が得られる。但し、より高い離型性が得られ
るという点でＰＴＦＥ及びＰＦＡ、特にはＰＴＦＥであ
ることが好ましい。

【００５５】バインダー樹脂のフッ素樹脂についても、
本実施例ではＰＣＴＦＥを使用したが、バインダーとな
るために、フィラーとして用いたフッ素樹脂粒子とは異
なる、例えばより融点の低いフッ素樹脂を用いることが
好ましい。かかるフッ素樹脂としては、ＰＣＴＦＥ以外
にＦＥＰ、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）、ＰＶＤ
Ｆ（ポリビニリデンフルオライド）、ＥＴＦＥ（エチレ
ン−テトラフロオロエチレン）及び、ＥＣＴＦＥ（三フ
ッ化塩化エチレン−エチレン）等が挙げられ、フィラー
として用いるフッ素樹脂粒子を考慮して、これらの中か
ら適宜選択することが好ましい。但し、優れた成膜性及
び離型性を有するという点でＰＣＴＦＥであることが好
ましい。

【００５６】（実施例３）本実施例では、帯電部材２と
して、図４に示すように、ブレード状の部材を使用し
た。

【００５７】この帯電部材２たる帯電ブレードは、給電
電極を兼ねた金属あるいはプラスチック製の導電性支持
体２１、その支持体に支持させたウレタンフォームの基
材２２、その感光ドラム１側の面に設けた抵抗層２３、
及びその抵抗層を覆った保護層２４からなっている。抵
抗層２３及び保護層２４の材料は、それぞれ実施例１の
帯電部材２たる帯電ローラの抵抗層及び保護層と同じで
ある。

【００５８】このような帯電部材２たる帯電ブレード２
０の、感光ドラム１と接触する部分における、純水との
接触角を測定し、Ｌ／Ｌ環境での画像不良の耐久試験を
行った結果、実施例１の結果と同様に、前記帯電ブレー
ドの表面層に、少なくとも樹脂材料とポジ系材料を含有
し、前記フッ素樹脂材料が、フィラーとしてのフッ素樹
脂粒子とバインダー樹脂としてのフッ素樹脂からなる帯
電ブレードを用いた場合、摺擦メモリーによる横スジ、
帯電ムラを良好に防止でき、接触角が９０度以上である
ならば、クリーニング性能の劣るＬ／Ｌ環境においても
耐久終了まで帯電ムラが起こることはなく、また表面層
のハガレも発生することは無かった。

【００５９】なお、実施例１、２及び３においては、帯
電部材２としてローラ状、ブレード状のものを用いた
が、表面層にフィラーとしてフッ素樹脂粒子を含有し、
且つバインダーとしてフッ素樹脂を含有する帯電部材で
あるならば、これらの形状によらず使用することができ
る。但し、帯電均一性の点でローラ状であることが好ま
しい。

【００６０】（実施例４）図５に、本発明のプロセスカ
ートリッジの断面図を示す。

【００６１】本実施例の特徴とするところは、上述の実
施例１で説明した帯電部材２をカートリッジ容器１５に
一体的に組み込んで、画像形成装置本体に対して着脱自
在なプロセスカートリッジを構成する点にある。なお、
同図に示すプロセスカートリッジ１６においては、感光
ドラム１、帯電部材２、現像手段４、クリーニング手段
６を一体化してプロセスカートリッジ１６を構成してい
る。

【００６２】このプロセスカートリッジ１６は、感光ド
ラム１等を駆動するための電源、画像形成するためのバ
イアスを供給するための高圧回路を備えた画像形成装置
本体に装着され、感光ドラム１上にトナー像が形成され
る。

【００６３】感光ドラム１上に形成されたトナー像は、
また画像形成装置本体に備えられた転写装置５（図２参
照）により転写材Ｐに転写され、定着装置７により定着
される。転写材Ｐに転写されないで感光ドラム１上に残
った転写残トナーは、プロセスカートリッジ１６内のク
リーニング手段６によって除去される。

【００６４】これにより、前述の実施例１で説明したの
と同様に、帯電不良を良好に防止できるという効果があ
り、メンテナンスの必要のないプロセスカートリッジの
提供が可能となる。

【００６５】（実施例５及び比較例６〜８）アクリル系
樹脂を用いなかった以外は実施例１、比較例４、比較例
５及び比較例３と同様にして帯電部材を作成した。得ら
れた帯電部材を、振動試験及び摺擦メモリーの評価を行
わず、前述の方法で接触角の測定を行った以外は実施例
１と同様にして評価した。

【００６６】結果を表２に示す。

【００６７】

【表２】

【００６８】表２によると、保護層処方として、フィラ
ーをフッ素樹脂粒子とカーボンで構成し、バインダー樹
脂をフッ素樹脂とエステル樹脂で構成した実施例４で
は、Ｌ／Ｌ環境、Ｎ／Ｎ環境ともに２０００枚の耐久終
了まで、帯電ムラによる画像不良が発生することはなか
った。しかし、フィラーをフッ素樹脂粒子とカーボンで
構成し、バインダー樹脂をエステル樹脂のみで構成した
比較例６は、Ｎ／Ｎ環境での帯電ムラによる画像不良は
発生しなかったものの、Ｌ／Ｌ環境にて、２０００枚耐
久終了間際において、許容範囲を超える帯電ムラが発生
した。また、フィラーをカーボンのみで構成し、バイン
ダー樹脂をフッ素樹脂とエステル樹脂から構成した比較
例７は、Ｎ／Ｎ環境では軽微なレベルの帯電ムラの発生
であったが、Ｌ／Ｌ環境では耐久終了までに、許容範囲
を超える帯電ムラが発生した。更に、フィラーをカーボ
ンのみとし、バインダー樹脂もエステルのみとした比較
例８においては、Ｌ／Ｌ環境、Ｎ／Ｎ環境ともに過度な
レベルの帯電ムラが発生した。

【００６９】一方、接触角においては、帯電ムラに対す
る結果が良好なほど接触角が大きく、両者に相関がある
ことが伺える。

【００７０】そこで、実施例５の保護層処方にて、フィ
ラーのフッ素樹脂粒子の配合量及び、バインダー樹脂の
フッ素樹脂の配合量を調節し、各々Ｌ／Ｌ環境にて２０
００枚耐久試験による帯電ムラ評価と接触角の測定を行
った。その結果、実施例５の保護層処方では概ね接触角
が８０度を超え、接触角が８０度以上であるなら、Ｌ／
Ｌ環境において、問題とならないレベルの帯電ムラに抑
えることができ、接触角が９０度以上なら、耐久終了ま
で帯電ムラが発生することはなかった。

【００７１】これは、純水に対する接触角を８０度以上
とすることによって、帯電ローラ表面とトナー等の異物
との接触間に働く界面応力が極度に小さくなり、トナー
等の異物が付着するのを防止することが可能となって、
常に均一な帯電が得られるためである。

【００７２】また、保護層のハガレについて、実施例１
と同様にして評価した結果、全くハガレの発生はなかっ
た。

【００７３】一方、比較例６及び比較例７の保護層処方
において、接触角を８０度以上にするためにフッ素樹脂
粒子またはフッ素樹脂の配合量を増やした場合、比較例
６では、成膜が困難となり、また比較例７では、配合量
を増やすことによって接触角が８０度以上となるもの
の、前記ハガレの評価方法にて評価したところ、保護層
のハガレが発生し、所望の帯電ローラを得ることができ
なかった。

【００７４】これらに関しては、以下のように、前述し
たものと同様のメカニズムが考えられている。つまり、
フィラーとしてのフッ素樹脂粒子は、離型性に大きな効
果があり、バインダー樹脂としてのフッ素樹脂は、離型
性と成膜性の効果を併せ持っている。そのため、本実施
例の保護層処方においては、フィラーとしてのフッ素樹
脂粒子及び、バインダー樹脂としてのフッ素樹脂の配合
量が少量であっても、互いの相乗効果から、離型性が高
くなり、接触角を上げることができた。また、配合量も
少量であるため、表面層のハガレも発生することはなか
った。しかし、比較例６では、接触角を上げるために多
量のフッ素樹脂粒子を配合しなければならず、その結
果、バインダー樹脂に対してフィラーの割合が増大し、
成膜が困難となった。また、比較例７でも同様に、接触
角を上げるために、保護層に多量のフッ素樹脂を配合し
なければならず、その結果、下層との密着性が低下し、
保護層のハガレが生じた。

【００７５】以上の結果より、上記保護層たる表面層
に、フィラーとしてフッ素樹脂粒子を含有し、かつバイ
ンダー樹脂としてフッ素樹脂を含有する帯電ローラを用
いた場合、Ｌ／Ｌ環境下においても、帯電ムラが起こら
ず、表面層のハガレも発生することのない、良好な画像
を得ることができるといえる。

【００７６】また、前記帯電ローラ表面の接触角は、８
０度以上が好ましく、更には９０度以上であるならクリ
ーニング性能の劣るＬ／Ｌ環境においても耐久終了まで
帯電ムラが起こることはなく、好ましい。

【００７７】また、本実施例では、フィラーのフッ素樹
脂粒子にＰＴＦＥを使用したが、ＰＦＡを用いても、こ
れと同様な効果が得られる。バインダーのフッ素樹脂に
ついても、本実施例ではＰＣＴＦＥを使用したが、バイ
ンダーとなるために、ＰＴＦＥやＰＦＡより融点の低
い、ＦＥＰ、ＰＶＦ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ及びＥＣＴＦ
Ｅ等のフッ素樹脂を用いるなら、同様な効果が得られる
ため、これに限らない。

【００７８】（実施例６）本実施例では、実施例５にお
ける帯電部材２として、図４に示すように、ブレード状
の部材を使用した。

【００７９】この帯電部材２たる帯電ブレードは、給電
電極を兼ねた金属あるいはプラスチック製の導電性支持
体２１、その支持体に支持させたウレタンフォームの基
材２２、その感光ドラム１側の面に設けた抵抗層２３、
及びその抵抗層を覆った保護層２４からなっている。抵
抗層２３及び保護層２４の材料は、それぞれ実施例５の
帯電部材２たる帯電ローラの抵抗層及び保護層と同様の
ものである。

【００８０】このような帯電部材２たる帯電ブレード２
０の、感光ドラム１と接触する部分における、純水との
接触角を測定し、Ｌ／Ｌ環境での画像不良の耐久試験を
行った結果、実施例１の結果と同様に、上記保護層たる
表面層にフィラーとしてフッ素樹脂粒子を含有し、かつ
バインダー樹脂としてフッ素系樹脂を含有する帯電ブレ
ードを用いた場合、帯電ムラを良好に防止でき、接触角
が９０度以上であるならば、クリーニング性能の劣るＬ
／Ｌ環境においても耐久終了まで帯電ムラが起こること
はなく、また表面層のハガレも発生することはなかっ
た。

【００８１】（実施例７）図５に、本発明のプロセスカ
ートリッジの断面図を示す。

【００８２】本実施例の特徴とするところは、上述の実
施例５で説明した帯電部材２をカートリッジ容器１５に
一体的に組み込んで、画像形成装置本体に対して着脱自
在なプロセスカートリッジを構成する点にある。なお、
同図に示すプロセスカートリッジ１６においては、感光
ドラム１、帯電部材２、現像手段４及びクリーニング手
段６を一体化してプロセスカートリッジ１６を構成して
いる。

【００８３】このプロセスカートリッジ１６は、感光ド
ラム１等を駆動するための電源、画像形成するためのバ
イアスを供給するための高圧回路を備えた画像形成装置
本体に装着され、感光ドラム１上にトナー像が形成され
る。

【００８４】感光ドラム１上に形成されたトナー像は、
画像形成装置本体に備えられた転写装置５（図２参照）
により転写材Ｐに転写され、定着装置７により定着され
る。転写材Ｐに転写されないで感光ドラム１上に残った
転写残トナーは、プロセスカートリッジ１６内のクリー
ニング手段６によって除去される。

【００８５】これにより、前述の実施例１で説明したの
と同様に、帯電不良を良好に防止できるという効果があ
り、メンテナンスの必要性が殆どないプロセスカートリ
ッジの提供が可能となる。

【００８６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、低温低
湿度環境においても表面層のクラックやハガレが発生す
ることなく帯電ムラを防止することができ、良好な画像
を得ることが可能な帯電部材、該帯電部材を有するプロ
セスカートリッジ及び画像形成装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電部材の構成を示す図である。

【図２】実施例１における画像形成装置の概略断面図で
ある。

【図３】実施例１、比較例１及び比較例３におけるフッ
素樹脂材料の配合比と接触角の関係を示す図である。

【図４】実施例３及び６における感光ドラムと帯電ブレ
ードの構成を示す図である。

【図５】実施例４及び７における本発明のプロセスカー
トリッジの構成を示す図である。

【図６】従来例の帯電部材の構成を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 居波 聡 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 安藤 温敏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 中園 祐輔 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H003 BB11 CC05 EE12 2H071 BA04 BA13 DA06 DA08 DA13 DA15 3J103 AA02 AA15 AA33 AA51 BA41 FA01 FA06 FA10 FA18 GA02 GA52 HA03 HA04 HA05 HA12 HA15 HA18 HA20 HA22 HA31 HA41 HA43 HA48 HA52 HA54

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性支持体上に基層及び表面層を有す
   る帯電部材であって、電子写真感光体に接触配置され、
   電圧を印加されることにより該電子写真感光体表面を帯
   電する帯電部材において、該表面層が、フィラーとして
   フッ素樹脂粒子を含有し、かつバインダー樹脂としてフ
   ッ素樹脂を含有することを特徴とする帯電部材。
2. 【請求項２】 フィラーとしてのフッ素樹脂粒子が、ポ
   リテトラフルオロエチレン、四フッ化エチレン−パーフ
   ルオロアルキルビニルエーテル、フッ化エチレン−プロ
   ピレン及びポリクロロトリフルオロエチレンから選択さ
   れる請求項１記載の帯電部材。
3. 【請求項３】 フィラーとしてのフッ素樹脂粒子が、ポ
   リテトラフルオロエチレン及び四フッ化エチレン−パー
   フルオロアルキルビニルエーテルの少なくとも一方であ
   る請求項２記載の帯電部材。
4. 【請求項４】 フィラーとしてのフッ素樹脂粒子が、ポ
   リテトラフルオロエチレンである請求項３記載の帯電部
   材。
5. 【請求項５】 バインダー樹脂としてのフッ素樹脂が、
   フィラーとしてのフッ素樹脂粒子とは異なる樹脂である
   請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電部材。
6. 【請求項６】 バインダー樹脂としてのフッ素樹脂が、
   ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化エチレン−プ
   ロピレン、ポリビニルフルオライド、ポリビニリデンフ
   ルオライド、エチレン−テトラフルオロエチレン及び三
   フッ化塩化エチレン−エチレンから選択される請求項１
   乃至５のいずれかに記載の帯電部材。
7. 【請求項７】 バインダー樹脂としてのフッ素樹脂が、
   ポリクロロトリフルオロエチレンである請求項６記載の
   帯電部材。
8. 【請求項８】 フィラーとしてのフッ素樹脂粒子が、１
   μｍ以下の平均粒径を有する請求項１乃至７のいずれか
   に記載の帯電部材。
9. 【請求項９】 平均粒径が０．５μｍ以下である請求項
   ８記載の帯電部材。
10. 【請求項１０】 フィラーとしてのフッ素樹脂粒子の含
    有量とバインダー樹脂としてのフッ素樹脂の含有量の合
    計が、表面層全質量に対し、５０〜９５質量％である請
    求項１乃至９のいずれかに記載の帯電部材。
11. 【請求項１１】 フィラーとしてのフッ素樹脂粒子の含
    有量とバインダー樹脂としてのフッ素樹脂の含有量の比
    が、質量比で１：１〜１：２である請求項１乃至１０の
    いずれかに記載の帯電部材。
12. 【請求項１２】 表面層が更にポジ系材料を含有する請
    求項１乃至１１のいずれかに記載の帯電部材。
13. 【請求項１３】 ポジ系材料がアクリル系樹脂及びポリ
    アミド樹脂の少なくとも一方である請求項１２記載の帯
    電部材。
14. 【請求項１４】 ポジ系材料がアクリル系樹脂である請
    求項１３記載の帯電部材。
15. 【請求項１５】 表面層が純水に対し、８０度以上の接
    触角を有する請求項１乃至１４のいずれかに記載の帯電
    部材。
16. 【請求項１６】 接触角が９０度以上である請求項１５
    記載の帯電部材。
17. 【請求項１７】 電子写真感光体及び請求項１乃至１６
    のいずれかに記載の帯電部材を一体に支持し、画像形成
    装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカ
    ートリッジ。
18. 【請求項１８】 電子写真感光体、請求項１乃至１６の
    いずれかに記載の帯電部材を有する帯電手段、露光手
    段、現像手段及び転写手段を有することを特徴とする画
    像形成装置。