JP2003207994A

JP2003207994A - 帯電部材、画像形成装置及びプロセスカートリッジ

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Publication number: JP2003207994A
Application number: JP2002007662A
Authority: JP
Inventors: Naoki Fuei; 直喜笛井; Hiroyuki Osada; 弘行長田; Seiji Tsuru; 誠司都留; Hiroshi Inoue; 宏井上; Tomoji Taniguchi; 智士谷口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2003-07-25
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: JP3862569B2

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電部材表面の汚れが少なく、長期間高品質
の画像を安定して供給できる帯電部材、それを用いた画
像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】導電性支持体上に弾性層と、これを覆う
抵抗層を有する帯電部材において、該抵抗層が式（Ｉ）
と重合性官能基を有する化合物とを共重合させて得られ
るシリコーン系くし型グラフトポリマーを含有する帯電
部材、それを用いた画像形成装置及びプロセスカートリ
ッジ。【化１】（式中、Ｒ₁、Ｒ₂は水素原子、ハロゲン原子、アルキル
基やアリール基、Ｘはハロゲン原子やアルコキシ基。ｎ
は１〜３の整数、ｍは０又は１、ｐはｍが０のとき０〜
３の整数、ｑは０〜１０の整数）

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、それを用
いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関し、詳
しくは、電圧を印加して被帯電体である電子写真感光体
表面を所定の電位に帯電処理するための帯電部材、それ
を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真法として多数の方法が知
られているが、一般には光導電性物質を利用し、種々の
手段により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜
像を粉末現像剤（トナー）で現像を行って可視像とし、
必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、
熱や圧力等により転写材にトナー画像を定着して複写物
を得るものである。また、転写材上に転写されずに感光
体上に残ったトナー粒子はクリーニング工程により感光
体上より除去される。

【０００３】また従来、電子写真の帯電装置としては、
コロナ帯電器を用いたコロナ帯電装置が使用されてきた
が、近年、これに代って接触帯電装置が実用化されてい
る。接触帯電装置は、コロナ帯電装置に比べて、低い電
圧を使用できる、オゾンの発生量が少ない、また装置を
小型化できる等の利点を有している。なかでも接触帯電
装置には、帯電部材として導電性ローラを用いたローラ
帯電方式が、帯電の安定性という点から好ましく用いら
れている。

【０００４】図１に帯電ローラを用いた接触帯電装置の
構成例を示す。

【０００５】ローラ帯電方式では、導電性の弾性ローラ
（帯電ローラ）１を被帯電体である感光体２に加圧当接
させ、これに電圧を印加することによって、感光体表面
への帯電を行う。

【０００６】具体的には、帯電は帯電部材から被帯電体
への放電によって行われるため、ある閾値電圧以上の電
圧印加することによって帯電が開始される。例えば、厚
さ２５μｍの有機感光体（ＯＰＣ感光体）に対して帯電
ローラを加圧当接させた場合には、約６５０Ｖ以上の電
圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以
降は印加電圧に対して傾き１の直線上に感光体表面電位
が増加する。以後、この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈ
と定義する。つまり、電子写真に必要とされる感光体電
圧Ｖｄを得るためには、帯電ローラにはＶｔｈ＋Ｖｄと
いう直流電圧が必要となる。このようにして、接触帯電
部材に直流電圧のみを印加して感光体を所定の電位に帯
電する方法を一般にＤＣ帯電と称する。

【０００７】また、帯電の均一化を図るために特開昭６
３−１４９６６９号公報に開示されるように、所望の感
光体表面電位Ｖｄに相当する直流電圧にＶｔｈの２倍以
上のピーク間電圧を持つ交流電圧との重畳電圧を接触帯
電部材に印加する、いわゆるＡＣ帯電方式が実用化され
ている。

【０００８】次に、接触帯電部材としての構成例を説明
する。

【０００９】図２は帯電ローラの概略断面図である。帯
電ローラは、導電性支持体（芯金）１ａの上に被帯電体
との均一な当接部を形成するために必要な弾性層１ｂ
と、更にその上に耐摩耗性や耐感光体汚染性の向上等の
目的に応じて、抵抗層１ｃを設けた構成のものが使用さ
れる。

【００１０】弾性層１ｂは、ＥＰＤＭ、ＩＲ、ＳＢＲ、
シリコーンゴム及びウレタンゴム等の合成ゴムに導電性
カーボンブラック等の導電剤が分散された構成になって
いる。

【００１１】抵抗層１ｃは、ポリアミド樹脂、ポリウレ
タン樹脂及びフッ素樹脂等の合成樹脂に抵抗調整のため
に導電性カーボンブラック、導電性酸化スズ及び導電性
酸化チタン等の導電剤が分散された構成になっている。
この際、抵抗層は粉末現像剤が感光ドラム表面に融着す
るのを防止する目的で、低硬度に調整されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像耐
久により、帯電部材表面への汚れが付着し、帯電性を阻
害されることによって、画像上に帯電部材ピッチの濃度
ムラが発生することが少なくなかった。この帯電部材表
面の汚れは、トナーやトナーの外添剤、紙粉、感光ドラ
ムの削れ粉等である。とりわけ直流電圧のみを印加する
ＤＣ帯電方式の場合は、帯電部材の表面汚れが画像不良
として現れ易い傾向があった。

【００１３】従来、帯電部材の表面汚れを低減する目的
で、表面を形成する材料にシリコーンオイルやフッ素系
界面活性剤を含有させることが試みられている。しかし
ながら、いずれも表面に移行してしまい、帯電部材と接
触する感光ドラム表面に付着したり、割れ（マイクロク
ラック）を発生させたりする原因となった。しかも、シ
リコーンオイルやフッ素系界面活性剤による表面汚れ低
減の効果は、初期に限られ、長期にわたって安定した効
果は得られなかった。

【００１４】本発明の目的は、上記の課題を解決し、帯
電部材表面の汚れを少なくし、しかも長期にわたって高
品質の画像を安定して供給できる帯電部材、それを用い
た画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供するこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に従って、導電性
支持体上に少なくとも弾性層と、該弾性層の表面を覆う
抵抗層とを有する帯電部材において、該抵抗層が下記式
（Ｉ）と重合性官能基を有する化合物とを共重合させて
得られるシリコーン系くし型グラフトポリマーを含有す
ることを特徴とする帯電部材が提供される。

【００１６】

【化２】

【００１７】式中、Ｒ₁は水素原子、ハロゲン原子、置
換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよ
いアリール基を示し、Ｒ₂は置換基を有してもよいアル
キル基又は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｘ
はハロゲン原子又は置換基を有してもよいアルコキシ基
を示す。ｎは１〜３の整数であり、ｍは０又は１であ
り、ｐはｍが０のとき０〜３の整数であり、ｑは０〜１
０の整数である。

【００１８】本発明におけるハロゲン原子としては、フ
ッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられ、アルキ
ル基としてはメチル基、エチル基及びプロピル基等が挙
げられ、アリール基としてはフェニル基及びナフチル基
等が挙げられ、アルコシキ基としてはメトキシ基、エト
キシ基及びプロポキシ基等が挙げられる。また、これら
が有してもよい置換基としては、上述のようなハロゲン
原子、アルキル基及びアリール基等が挙げられる。

【００１９】また、本発明に従って、上記帯電部材を用
いた画像形成装置及びプロセスカートリッジが提供され
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明による画像形成装置の構成を
示す模式図である。

【００２２】２は被帯電体としての回転ドラム型の電子
写真感光体（以下感光ドラムと記す）であり、矢印方向
に周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され、
該感光ドラム２のアルミニウムやステンレス等の導電性
ドラム支持体、該支持体の外周面に形成された感光層か
ら構成される。

【００２３】１は接触帯電部材であり、本例は感光ドラ
ム２表面に感光ドラム母線方向に略平行にして所定の押
圧力で当接させて配設したローラ体（帯電ローラ）で、
感光ドラム２の回転に従動回転する。あるいは帯電部材
１を機構手段を用いて駆動回転させても構わない。

【００２４】３は帯電部材２に対する電圧印加電源であ
り、この電源から帯電部材１の芯金１ａに所定の電圧を
印加することで、回転する感光ドラム２の外周表面が所
定の極性、電位に帯電処理される。帯電部材１に対する
印加電圧として、ＡＣ＋ＤＣ帯電方式、電子写真感光体
表面電位Ｖｄに相当する直流電圧に帯電開始電圧Ｖｔｈ
の２倍以上のピーク間電圧を持つ交流電圧との重畳電圧
を帯電部材に印加することが好ましい。また、本発明の
帯電部材は、表面の汚れ付着性に極めて優れているの
で、汚れの影響を受け易いＤＣ帯電方式に好ましく適用
される。

【００２５】帯電部材１により所定の表面電位に均一に
一次帯電処理された感光ドラム２表面に対して、不図示
のレーザースキャナ（露光手段）による目的画像情報の
レーザービーム走査露光光４、現像手段５によるトナー
現像、形成されたトナー像の転写手段６による転写材７
（例えば紙）に対する転写工程が順次に実行され、トナ
ー像転写を受けて感光ドラム１表面から分離された転写
材７が不図示の定着手段へ導入されて画像形成物（プリ
ント）として出力される。トナー像転写後の感光ドラム
２表面は、クリーニング手段９で転写残りのトナーの付
着汚損物の除去がなされて清浄面化され、繰り返し作像
に供される。

【００２６】また、クリーニングブレードやクリーニン
グローラ、廃トナー容器等の独立したクリーニング手段
を具備せず、転写残りの現像剤（トナー）を現像手段５
で静電気的に回収する、いわゆる「クリーナーレスシス
テム」にも適用できる。図４にクリーナーレスシステム
の画像形成装置の一実施例を示した。図中の番号はいず
れも図１と同様のものを示している。

【００２７】また、本発明においては、感光ドラム２及
び帯電部材１、更に必要に応じて現像手段５及びクリー
ニング手段９を一体に支持し、レール等の案内手段１１
により画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリ
ッジとしてもよい。

【００２８】帯電部材（帯電ローラ）１は、電子写真感
光体２と接触配置しており、該帯電部材に接続されてい
る外部電源３から印加される直流電圧と交流電圧の重畳
電圧、あるいは直流電圧により、感光体２に対して帯電
を行う。

【００２９】図２及び図３に本発明の帯電部材（帯電ロ
ーラ）の層構成の例を示す。

【００３０】本発明の帯電部材１は図２のように、導電
性支持体上１ａ上に少なくとも弾性層１ｂと、該弾性層
を被覆してなる抵抗層１ｃから構成される。

【００３１】本発明の電子写真装置に用いられる帯電部
材１（帯電ローラ）は、以下のように構成される。

【００３２】導電性支持体（芯金）１ａとしては、鉄、
銅、ニッケル、ステンレス及び真鍮等の金属丸棒をその
まま用いてもよいし、表面に防錆や耐摩耗性を目的に化
学ニッケルメッキやクロムメッキ等の表面処理を施して
も差し支えない。ただし表面処理をする場合は、導電性
を損なわないことが必要である。

【００３３】更に、本発明における帯電部材の導電性弾
性層１ｂは、帯電部材と電子写真感光体との接触部分を
均一にするために低硬度の弾性材料を用いて形成され
る。弾性層１ｂは、加硫ゴム又は熱可塑エラストマーの
中に導電剤を分散混合させて抵抗調整した弾性材料から
構成される。

【００３４】加硫ゴムとしては、エチレン・プロピレン
ゴム（ＥＰＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰ
ＤＭ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジ
エンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプ
レンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、アクリロ
ニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒド
リンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム又はウレタンゴ
ム等を使用できる。

【００３５】また、熱可塑性エラストマーとしては、ポ
リウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマ
ー、ポリスチレン系エラストマー、ポリエステル系エラ
ストマー、ポリオレフィン系エラストマー又はポリ塩化
ビニル系エラストマー等を用いることができる。

【００３６】上記材料のなかでも、アクリロニトリル・
ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム
（エピクロルヒドリン単独重合体（ＣＯ）、エピクロル
ヒドリン−エチレンオキサイド共重合体（ＥＣＯ）、エ
ピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体
（ＧＣＯ）及び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三元共重合体（ＧＥＣ
Ｏ）はそれ自体が中抵抗を有しており、抵抗調整の容易
さの観点からより好ましく用いることができる。

【００３７】また、導電剤としては、導電性カーボンブ
ラックや導電性カーボングラファイト、導電性酸化チタ
ン、導電性酸化スズ及び導電性酸化亜鉛等の金属酸化
物、導電性硫酸バリウム、導電性チタン酸カリウム、あ
るいは金、銀、銅、ニッケル、真鍮等の金属粉、あるい
は四級アンモニウム塩、アルカリ金属塩、スルホン酸
塩、ポリアルキレングリコール等のイオン導電剤を使用
できる。また、これらの導電剤を単独又は２種類以上組
み合わせて使用しても差し支えない。

【００３８】弾性層１ｂは、例えば次のような方法で導
電性支持体（芯金）１ａ上に形成される。上記ゴムある
いは熱可塑性エラストマー原料中に導電剤、可塑剤のほ
か充填剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ
防止剤、分散剤及び離型剤等の配合剤を加え、加圧ニー
ダー、バンバリーミキサー及びオープンロール等の一般
的な混練機を用いて分散混練する。次いで、押出成形、
射出成形又は圧縮成形等の成形方法で導電性支持体（芯
金）１ａ上に被覆される。更に、加硫缶、連続加硫又は
プレス加硫等の方法で加硫して、弾性層１ｂとして形成
される。更に、必要に応じて、湿式研磨、乾式研磨、研
削ブラスト等の方法で外径寸法や表面粗さを調整するこ
とができる。

【００３９】弾性層１ｂの体積抵抗率は、１×１０¹⁰Ω
・ｃｍ以下であることが好ましい。弾性層の体積抵抗率
が１×１０¹⁰Ω・ｃｍを超える場合は、弾性層１ｂ中で
印加電圧が降下して、必要な放電電流が得られず、感光
ドラムの帯電性が悪くなり易い。

【００４０】弾性層１ｂの形態としては、上記弾性材料
のソリッド体（無発泡）あるいは発泡体のどちらで形成
しても構わない。

【００４１】本発明の帯電部材の抵抗層１ｃは結着樹脂
中に、式（Ｉ）と、重合性官能基を有する化合物とを共
重合させて得られるシリコーン系くし型グラフトポリマ
ーを含有させることで得られる。結着樹脂中にシリコー
ン系くし型グラフトポリマーを含有することによって、
帯電部材表面の汚れの付着性が低下し、帯電部材の耐久
性が向上する。

【００４２】本発明で用いられるシリコーン系グラフト
ポリマーは、ケイ素原子を側鎖に有し、末端に重合性の
官能基を有する単量体（Ｉ）と、ケイ素原子を持たない
重合性の官能基を有する単量体もしくは末端に重合性の
官能基を有する分子量１０００から１００００程度の比
較的低分子量のポリマーからなるマクロモノマーとを共
重合して得られるものであり、主鎖に対してシリコーン
を含有する側鎖が枝状にぶら下がった構造を有してい
る。

【００４３】式（Ｉ）で表わされるシリコーンを側鎖に
有する単量体としては、具体例的には次のような化合物
が挙げられる。

【００４４】

【化３】

【００４５】

【化４】

【００４６】

【化５】

【００４７】

【化６】

【００４８】

【化７】

【００４９】

【化８】

【００５０】

【化９】

【００５１】

【化１０】

【００５２】

【化１１】

【００５３】一方の重合性官能基を有する化合物の具体
例としては、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エス
テル類、スチレン、イタコン酸、フマル酸及びマレイン
酸等のビニルモノマーが挙げられる。

【００５４】また、抵抗層１ｃの結着樹脂としては、ポ
リアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルブチラー
ル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、アクリル樹脂、アクリル−スチレン共重合樹
脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、酢酸ビニル樹脂、
エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−エチルア
クリレート共重合樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
又はポリイミド樹脂等の合成樹脂を用いることができ、
これら結着樹脂中に弾性層１ｂで挙げた各種導電剤を分
散して抵抗調整して形成される。結着樹脂としては、柔
軟性、耐摩耗性及び機械強度を併せ持ち、しかも前記シ
リコーン系くし型グラフトポリマーとの相溶性に優れて
いるε−カプロラクトン変性水酸基含有アクリルポリマ
ーを主体としてなるポリマーを結着樹脂に用いることが
より好ましい。

【００５５】ε−カプロラクトン変性水酸基含有アクリ
ルポリマー（式（ＩＩ））としては、ヒドロキシアルキ
ルアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルにε−
カプロラクトンを開環重合させたポリカプロラクトン変
性ヒドロキシアルキルアクリル酸エステルの重合体又は
ポリカプロラクトン変性メタクリル酸エステルの重合
体、又はビニルモノマーとの共重合体である。

【００５６】

【化１２】

【００５７】式中、Ｒ₃は水素原子又はメチル基を示
し、Ｒ₄はメチル基、エチル基又はプロピル基を示し、
ｍは整数、ｎは平均０．３〜５である。

【００５８】これらのポリマーをそのまま結着樹脂とし
て用いても好ましいが、表面汚れ付着低減には側鎖の活
性水酸基を架橋剤で架橋することがより好ましい。

【００５９】架橋剤としては、イソシアネート化合物あ
るいはメラミン化合物を用いることが好ましい。

【００６０】イソシアネート化合物としては、脂肪族ジ
イソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイ
ソシアネート、ポリイソシアネート及びこれらの２種以
上の混合物が挙げられる。

【００６１】脂肪族ジイソシアネートとしては、エチレ
ンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ドデ
カメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチル
ヘキサンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、
２，６−ジイソシアネートメチルカプロエート、ビス
（２−イソシアネートエチル）フマレート、ビス（２−
イソシアネートエチル）カーボネート及びテトラメチレ
ンキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）等が挙げ
られる。

【００６２】脂環式ジイソシアネートとしては、イソホ
ロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジシクロヘキシル
メタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、シクロヘキシ
レンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソ
シアネート（水添ＴＤＩ）及びビス（２−イソシアネー
トエチル）４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボキシ
レート等が挙げられる。

【００６３】芳香族ジイソシアネートとしては１，３−
及び／又は１，４−フェニレンジイソシアネート、２，
４−及び／又は２，６−トリレンジイソシアネート（Ｔ
ＤＩ）、ジフェニルメタン−２，４’−及び／又は４，
４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフチレン−１，
５−ジイソシアネート、及びｍ−及び／又はｐ−イソシ
アネートフェニルスルホニルイソシアネート等）が挙げ
られる。

【００６４】ポリイソシアネートとしては、ＨＤＩの三
量体、ＩＰＤＩの三量化物、ポリトリレンジイソシアネ
ート（粗製ＴＤＩ）、ポリフェニルメタンポリイソシア
ネート（粗製ＭＤＩ）及び変性ＭＤＩ（カーボジイミド
変性ＭＤＩ等）等が挙げられる。

【００６５】また、これらイソシアネート化合物の活性
ＮＣＯ基にカプロラクタム、フェノール、三級アルコー
ル、オキシム等のブロック化剤を付加したブロックイソ
シアネートを用いることもできる。

【００６６】また、メラミン化合物としては、メチル化
メラミン、ｎ−ブチル化メラミン及びｉｓｏ−ブチル化
メラミン等が挙げられる。

【００６７】抵抗層１ｃにおけるシリコーン系くし型グ
ラフトポリマーの含有量は、結着樹脂１００質量部に対
して、０．０５質量部〜１０質量部の割合であることが
好ましい。シリコーン系くし型グラフトポリマーの含有
量が０．０５質量部未満の場合は、抵抗層表面の表面改
質が十分に行われず、その結果、表面汚れ低減の効果が
期待できない。また、シリコーン系くし型グラフトポリ
マーの含有量が１０質量部を超えると、結着樹脂との相
溶性が低下したり、抵抗層の塗膜強度が低下したりす
る。

【００６８】抵抗層１ｃの体積抵抗率は、１×１０⁷〜
１×１０¹²Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましい。抵抗
層の体積抵抗率が１×１０⁷Ω・ｃｍよりも低い場合に
は、感光体にピンホールや傷等の表面欠陥が存在する
と、接触帯電域全面にわたって帯電電荷が乗らなくなる
いわゆる「電荷抜け」が生じ易くなる。電荷抜けが発生
すると、出力画像はその電荷抜け部分に対応して、正規
現像の場合は白抜けし、反転現像の場合は黒抜けし、画
像品位が低下する。また、体積抵抗率が１×１０ ¹²Ω・
ｃｍを超えると、印加電圧が降下して適正な放電電流が
得られず、感光体の帯電性が悪化する。直流のみを印加
するＤＣ帯電方式の場合は、帯電の不均一に起因する微
小な横スジや微小な横白スジが発生し易くなる。

【００６９】抵抗層１ｃは、例えば次のような方法で作
製される。

【００７０】前記合成樹脂（結着樹脂）を溶剤に溶解し
た溶液中に所定量の導電剤を加え、ビーズミル、サンド
ミル、ボールミル、３本ロール、ペイントシェーカー、
高圧衝突分散機、羽型攪拌機又はホモジナイザー等の塗
料分散機を用いて導電剤を分散する。次いで、この導電
剤分散液を導電性弾性層１ｂ上に、浸漬塗工法、スプレ
ー塗工法、ロールコート法、カーテンコート法又はグラ
ビア印刷等の塗工方法で塗布する。更に、熱風循環乾燥
機や赤外線乾燥炉等を用いて溶剤を除去し、導電性弾性
層１ｂ上に乾燥塗膜として抵抗層１ｃを形成する。

【００７１】抵抗層１ｃの膜厚は、２〜１０００μｍの
範囲が好ましい。膜厚が２μｍ未満の場合は耐電圧性が
低下し易い。すなわち、感光体にピンホールや傷等の表
面欠陥が存在すると、抵抗層が絶縁破壊し易くなる。ま
た、弾性層１ａの表面粗さの影響を少なくするためには
抵抗層１ｂの膜厚は５μｍ以上が好ましい。一方、膜厚
が１０００μｍを超えると、溶剤を揮発させるのに時間
がかかり、生産性が悪くなり易い。

【００７２】また、直流帯電方式の場合は、抵抗層１ｂ
の膜厚は５０μｍ以下が好ましい。膜厚が５０μｍを超
えると、体積抵抗率が１×１０⁷〜１×１０¹²Ω・ｃｍ
の範囲にあっても、帯電の不均一に起因する微小な横ス
ジや微小な横白スジがわずかではあるが発生し易くな
る。

【００７３】帯電部材表面への汚れの付着性は、帯電部
材表面の動摩擦係数と相関がある。帯電部材表面の汚れ
を低減させるためには、弾性層１ａの表面に抵抗層１ｂ
を設けた帯電ローラの場合は、「オイラーベルト方式」
で求めたステンレスフィルム（厚み２０μｍ）表面との
動摩擦係数が０．２０以下にすることが好ましい。更
に、耐久性の点から０．１５以下にすることがより好ま
しい。このオイラーベルト方式の動摩擦係数の測定方法
は、ローラ自身を測定しているので、試験片やシートサ
ンプル、塗膜サンプルでの摩擦係数測定よりも実用的で
あり、表面汚れの付着性との相関関係が見られる。

【００７４】また、図３に示すように抵抗調整や弾性層
からの低分子量成分がしみ出すのを防止する目的で、弾
性層１ｂと抵抗層１ｃの間に中間層１ｄを設けた構成に
しても構わない。

【００７５】

【実施例】以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を更
に詳しく説明する。

【００７６】（実施例１）帯電部材の作製＜帯電部材の弾性層の作製＞以下の原料を２０℃に温調
した加圧ニーダーで１５分間混練した。

【００７７】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（ＧＥＣＯ）１００質量部炭酸カルシウム３０質量部酸化亜鉛５質量部ステアリン酸亜鉛１質量部ポリエステル系可塑剤（セバシン酸系ポリエステル）１０質量部老化防止剤１質量部過塩素酸のテトラアルキルアンモニウム塩１質量部

【００７８】更に、上記混合物を６０℃に温調した２本
ロールを用い、加硫促進剤（ベンゾチアジルジスルフィ
ド（ＤＭ））２質量部及び加硫促進剤（テトラチウラム
モノスルフィド（ＴＳ））０．５質量部を加えて、５分
間混練して弾性層用コンパウンドを作製した。

【００７９】次いで、外径６ｍｍ、長さ２５８ｍｍのス
テンレス棒を導電性支持体（芯金）とし、この外周に前
記コンパウンドを押出成形法により成形したのち、加硫
缶中で加圧水蒸気により１６０℃、３０分間加熱して加
硫した。

【００８０】更に、表面を乾式研磨して外径１２ｍｍ
（弾性層厚み３ｍｍ）、面長２３０ｍｍの弾性層を有す
るローラを得た。

【００８１】弾性層材料の体積抵抗率は、同じ材料で厚
み２ｍｍの加硫シートを作製し、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に
したがって測定した。測定は、温度２３℃／相対湿度５
５％環境下で行い、抵抗率測定機（商品名：ハイレスタ
ＵＰ、三菱化学（株）製）を使用した（印加電圧１０
Ｖ、測定時間１分間）。得られた弾性層材料の体積抵抗
率は、４×１０⁷Ω・ｃｍであった。

【００８２】＜抵抗層材料の作製＞実施例に用いたシリ
コーン系くし型ポリマー（試料Ｎｏ．Ａ〜Ｅ）の組成を
表１に示した。いずれも式（Ｉ）とラジカル重合性モノ
マーを共重合して得られたものである。

【００８３】

【表１】

【００８４】＜抵抗層材料＞スチレン−εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分３０％）１００質量部導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ）２４質量部シリコーン系くし型ポリマー（試料Ａ）変量

【００８５】この混合液をガラスビーズ（平均粒径φ
０．８ｍｍ）を分散メディアとして、竪型サンドミルで
５時間分散した。ビーズを分離した分散液にヘキサメチ
レンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）を
ＮＣＯ／ＯＨ＝１．０になるように加え、抵抗層用塗料
を調整した。

【００８６】前記弾性層を有するローラの表面に抵抗層
塗料を浸漬コートしたのち、熱風循環乾燥炉中で、温度
１４０℃で１時間乾燥した。乾燥後の抵抗層の厚みは１
８μｍであった。

【００８７】抵抗層材料の体積抵抗率は、抵抗層用塗料
をアルミニウム箔（厚み１００μｍ）上にバーコータで
塗工したサンプルを用いて測定した。測定は温度２３℃
／相対湿度５５％環境下で行い、抵抗率測定機（商品
名：ハイレスタＵＰ、三菱化学（株）製）を使用した
（印加電圧１０Ｖ、測定時間１分間）。得られた抵抗層
の体積抵抗率は、５×１０¹¹Ω・ｃｍであった。

【００８８】このようにして得られたローラを実施例１
の帯電ローラとした。

【００８９】（画像耐久評価方法）前記帯電ローラをレ
ーザビームプリンタ（商品名：ＬＢＰ−１６６０、キヤ
ノン（株）製）に使用するプロセスカートリッジ（商品
名：ＥＰ−５２カートリッジ、キヤノン（株）製）に装
着した。次いで、このプリンターに１次帯電用電源とし
て外部から高圧電源を接続して使用し、感光体の暗部電
位が−６００Ｖになるように直流電圧を印加した。

【００９０】画像耐久試験は、前記評価装置を用い、低
温低湿環境（温度１５℃、相対湿度１０％）下で、Ａ４
紙サイズ文字画像（画像印字比率５％原稿）を１０００
０枚出力して実施した。画像評価は、耐久試験前後に同
環境下で横ハーフトーン画像（１２００ｄｐｉ、１ドッ
ト２スペース・ハーフトーン）を１０枚出力して行っ
た。画像評価は次のようにした。 ○：均一な画像が得られた。 △：画像上にごくわずかに帯電ローラ周期（３８ｍｍピ
ッチ）の濃度ムラが発生した。 ×：画像上に帯電ローラ周期（３８ｍｍピッチ）の濃度
ムラが発生した。

【００９１】前記の方法で画像耐久試験を行った結果、
１００００枚通紙後にも安定した高品位の画像が得られ
た。画像ランクは○であった。

【００９２】＜帯電ローラ表面の動摩擦係数の測定方法
＞帯電ローラの動摩擦係数は、図５に示したような方法
で測定した。

【００９３】一端がロードセルあるいはテンションゲー
ジ５１に接続されるとともに他端に一定荷重Ｗが与えら
れたシート状体５２（例えば、ステンレスフィルムやプ
ラスチックフィルム）を、軸固定した帯電ローラの表面
に所定の巻付け角度θ（実施例では９０°）で接触させ
ておき、該ローラを矢印方向に一定速度で回転させるこ
とによりシート状体を該ローラ表面で摺動させるときの
張力Ｔを検出するようにしたローラ摩擦係数測定機で評
価した。このとき検出した張力Ｔを、次のオイラーの式
に適用して動摩擦係数μを求めた。

【００９４】μ＝（１／θ）・ｌｎ（Ｔ／Ｗ） μ：動摩擦係数 θ：巻付け角（ラジアン）Ｗ：荷重（ｇ）Ｔ：張力（ｇ）

【００９５】帯電ローラ表面の動摩擦係数測定は、ステ
ンレスフィルム（厚み２５μｍ、幅２０ｍｍ）を用い、
総荷重Ｗ＝１００ｇの条件で、画像耐久試験の前後で測
定した。耐久後の測定は、帯電ローラ表面を乾拭きした
のち実施した。結果を表２に示した。

【００９６】（帯電ローラ表面の汚れの付着量測定）画
像耐久後、帯電ローラ表面に付着した汚れの量を図６に
示した通りの装置で測定した。

【００９７】測定は、内径５ｍｍ程度の筒状の吸い口６
１の先端を帯電部材表面に軽く当て、長手方向にスライ
ドさせて、トナー等の表面の付着物をホース６３の先の
吸引ポンプで吸い取る。吸い口６１から吸い込まれたト
ナー等の付着物は、精密フィルター部６２に捕獲され
る。付着物量の測定は、付着物吸引前後のフィルター部
６２の質量差すなわち吸い込まれた付着物量Ｍと、帯電
ローラ表面の吸引面積Ｓを測り、Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃ
ｍ²）として求めた。結果を表２に示した。

【００９８】＜感光体との当接試験＞前記と同様の方法
で作製した帯電ローラをプロセスカートリッジ（商品
名：ＥＰ−５２カートリッジ、キヤノン（株）製）に組
み込んで、温度４０℃／相対湿度９５％の環境下に３０
日間放置した。次いで、プロセスカートリッジから帯電
ローラを取り外す際に感光ドラムとの貼り付き性を観察
した。更に、帯電ローラが当接していた感光体の表面を
光学顕微鏡で詳しく観察した。

【００９９】（１）貼り付き性のレベル感光ドラムと帯電ローラとの間に、貼り付きが全くなかった：Ａわずかに貼り付きがあった：Ｂ強い貼り付きがあった：Ｃ

【０１００】（２）感光体汚染性のレベル感光ドラムの帯電ローラ当接部表面に、全く変化がなかった：○ 付着物が存在した：△ 微小な割れが発生した：×

【０１０１】実施例１において抵抗層中のシリコーン系
くし型ポリマー（試料Ａ）の添加量を振った実験結果を
表２に示した。

【０１０２】（実施例２）抵抗層材料を以下のようにし
た以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、各評
価を実施した。実験結果を表２に示した。

【０１０３】＜抵抗層材料＞スチレン−εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分３０％）１００質量部導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ）２４質量部シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｂ）変量架橋剤なし

【０１０４】（実施例３）抵抗層材料を以下のようにし
た以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、各評
価を実施した。実験結果を表２に示した。

【０１０５】＜抵抗層材料＞スチレン−εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分３０％）１００質量部導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ）２４質量部シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｂ）変量架橋剤イソホロンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）

【０１０６】（実施例４）抵抗層材料を以下のようにし
た以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、各評
価を実施した。実験結果を表２に示した。

【０１０７】＜抵抗層材料＞スチレン−εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分３０％）１００質量部導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ）２４質量部シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｃ）変量架橋剤ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）

【０１０８】（実施例５）抵抗層材料を以下のようにし
た以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価
を実施した。実験結果を表２に示した。

【０１０９】＜抵抗層材料＞ εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート− アクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％）１００質量部導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ）２０質量部シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｄ）変量架橋剤ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）

【０１１０】（実施例６）抵抗層材料を以下のようにし
た以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価
を実施した。実験結果を表３に示した。

【０１１１】＜抵抗層材料＞ εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート− アクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％）１００質量部導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ）２０質量部シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｅ）変量架橋剤イソホロンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）

【０１１２】（実施例７）抵抗層材料を以下のようにし
た以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価
を実施した。実験結果を表３に示した。

【０１１３】＜抵抗層材料＞ εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート− アクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％）１００質量部導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ）２０質量部シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｃ）変量架橋剤ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）

【０１１４】（実施例８）抵抗層材料を以下のようにし
た以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価
を実施した。実験結果を表３に示した。

【０１１５】＜抵抗層材料＞ εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート− アクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％）１００質量部導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ）２０質量部シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｃ）変量架橋剤ｎ−ブチル化メラミン

【０１１６】（比較例１）抵抗層材料を以下のようにし
た以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価
を実施した。実験結果を表４に示した。

【０１１７】＜抵抗層材料＞ εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート− スチレン共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％）１００質量部導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ）２０質量部架橋剤ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）

【０１１８】初期画像は良好であったものの、画像耐久
試験１００００枚通紙後にハーフトーン画像に帯電ロー
ラ周期（３８ｍｍピッチ）の濃度ムラが発生した。

【０１１９】（比較例２）抵抗層材料を以下のようにし
た以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価
を実施した。実験結果を表４に示した。

【０１２０】＜抵抗層材料＞ εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート− スチレン共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％）１００質量部導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ）２０質量部側鎖変性ジメチルシリコーンオイル０．１質量部架橋剤ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）

【０１２１】画像耐久試験１００００枚通紙後にハーフ
トーン画像に帯電ローラ周期（３８ｍｍピッチ）の濃度
ムラが発生した。

【０１２２】（比較例３）抵抗層材料を以下のようにし
た以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価
を実施した。実験結果を表４に示した。

【０１２３】＜抵抗層材料＞ εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート− スチレン共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％）１００質量部導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ）２０質量部含フッ素非イオン系界面活性剤（商品名：モディパーＦ２００（日本油脂(株) ）０．５質量部架橋剤ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）

【０１２４】画像耐久試験１００００枚通紙後にハーフ
トーン画像に帯電ローラ周期（３８ｍｍピッチ）の濃度
ムラが発生した。

【０１２５】

【表２】

【０１２６】

【表３】

【０１２７】

【表４】

【０１２８】

【発明の効果】上述したように、本発明によって、表面
の抵抗層が前記式（Ｉ）と、重合性官能基を有する化合
物とを共重合させて得られるシリコーン系くし型グラフ
トポリマーを含有しているので、表面の汚れ付着が極め
て少ない帯電部材を提供することが可能となった。

【０１２９】従って、本発明の帯電部材を用いた画像形
成装置及びプロセスカートリッジは、長期にわたって均
一で高品位な画像が得ることが可能となった。

【０１３０】更に、本発明の帯電部材は、表面汚れの影
響を受け易いＤＣ帯電に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の構成例を示す図であ
る。

【図２】本発明の帯電部材の構成例を示す図である。

【図３】本発明の帯電部材の別の構成例を示す図であ
る。

【図４】本発明の画像形成装置の別の構成例を示す図で
ある。

【図５】本発明の実施例で行った帯電部材の動摩擦係数
測定方法を示す概略図である。

【図６】本発明の実施例で行った帯電部材表面の汚れ付
着量測定方法の概略図である。

【符号の説明】

１帯電部材１ａ芯金１ｂ弾性層１ｃ抵抗層１ｄ中間層２電子写真感光体３外部電源４露光光５現像手段６転写手段７転写材８定着手段９クリーニング手段１０プロセスカートリッジ１１案内手段５１テンションゲージ５２シート状体６１吸い口６２フィルター部６３ホース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｃ 13/00 Ｆ１６Ｃ 13/00 Ｅ //(Ｃ０８Ｌ 33/14 Ｃ０８Ｌ 43:04 43:04） (Ｃ０８Ｌ 101/00 43:04） (72)発明者都留誠司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)発明者井上宏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)発明者谷口智士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） 2H200 FA16 GA23 GA34 GB12 GB22 HA03 HA28 HB12 HB22 HB43 HB45 HB46 HB47 HB48 MA01 MA03 MA04 MA06 MA08 MA20 MB01 MB04 MC01 MC05 NA02 NA06 3J103 AA02 AA13 AA85 FA14 FA18 GA57 GA58 GA60 HA04 HA47 4J002 BB061 BB071 BC021 BD121 BE061 BF021 BG001 BG071 BQ002 CC031 CD001 CF001 CG001 CK021 CK051 CL001 CM041 CP031 GH00 GM00 GQ02 HA05 4J034 BA03 DA01 DB03 DB04 DP06 DP18 HA01 HA06 HA07 HA18 HB03 HB06 HB11 HB12 HC03 HC12 HC13 HC17 HC22 HC46 HC52 HC61 HC63 HC64 HC67 HC71 HD03 HD04 HD05 HD12 QB06 RA11 RA14 4J100 AB02Q AJ08Q AJ09Q AL02Q AL08P AL16P AL21P BA02P BA75P BA77P BA85P BC43P CA04 DA55 JA28 JA43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性支持体上に少なくとも弾性層と、
該弾性層の表面を覆う抵抗層とを有する帯電部材におい
て、該抵抗層が下記式（Ｉ）と重合性官能基を有する化
合物とを共重合させて得られるシリコーン系くし型グラ
フトポリマーを含有することを特徴とする帯電部材。【化１】（式中、Ｒ₁は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有し
てもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール
基を示し、Ｒ₂は置換基を有してもよいアルキル基又は
置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｘはハロゲン
原子又は置換基を有してもよいアルコキシ基を示す。ｎ
は１〜３の整数であり、ｍは０又は１であり、ｐはｍが
０のとき０〜３の整数であり、ｑは０〜１０の整数であ
る）
【請求項２】前記抵抗層において、結着樹脂１００質
量部に対して、前記シリコーン系くし型グラフトポリマ
ーが０．０５質量部〜１０質量部含有されている請求項
１に記載の帯電部材。
【請求項３】結着樹脂がε−カプロラクトン変性水酸
基含有アクリルポリマーを主体としてなる請求項１又は
２に記載の帯電部材。
【請求項４】結着樹脂がε−カプロラクトン変性水酸
基含有アクリルポリマーと、イソシアネート化合物ある
いはメラミン化合物の反応物を主体としてなる請求項１
又は２に記載の帯電部材である。
【請求項５】帯電部材の動摩擦係数が０．２０以下で
ある請求項１〜４のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項６】前記抵抗層の膜厚が５μｍ〜５０μｍで
ある請求項１〜５のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項７】電子写真感光体と、該電子写真感光体に
接触配置される帯電部材、露光手段、現像手段及び転写
手段を備える画像形成装置において、該帯電部材として
請求項１〜６のいずれかに記載の帯電部材を用いること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項８】帯電部材に印加される電圧が直流電圧で
ある請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】電子写真感光体及び該電子写真感光体に
接触配置された帯電部材を備え、画像形成装置に着脱自
在であるプロセスカートリッジにおいて、該帯電部材と
して請求項１〜６のいずれかに記載の帯電部材を使用す
ることを特徴とするプロセスカートリッジ。