JP2003316111A

JP2003316111A - 帯電部材及び帯電装置

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Publication number: JP2003316111A
Application number: JP2002117325A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Kuroda; 紀明黒田; Seiji Tsuru; 誠司都留; Hiroyuki Osada; 弘行長田; Tomoji Taniguchi; 智士谷口; Hiroshi Inoue; 宏井上; Atsushi Ikeda; 敦池田; Toshihiro Otaka; 利博大高; Shinji Doi; 信治土井
Original assignee: Canon Inc; Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Inc; Canon Chemicals Inc
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: JP4047057B2

Abstract

(57)【要約】【課題】表面層の硬化後の表面シワ発生を抑制し、表
面性状を制御することで、直流電圧のみを印加する場合
での帯電均一性が確保でき、画像不良の発生が殆どない
帯電部材及びそれを用いた帯電装置を提供することにあ
る。【解決手段】最外層に導電性樹脂層を有する帯電部材
において、該導電性樹脂層中に大粒径及び小粒径の２種
類の粒子を添加し、大粒径の平均粒子径をＡ、小粒径の
平均粒子径をＢとした時、３＜Ａ／Ｂ＜１２であり、か
つ大粒径粒子と小粒径粒子の総量が、導電性樹脂層全固
形分に対して１０〜３０質量％であることを特徴とする
帯電部材及び該帯電部材を用いた帯電装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
ー等において、静電潜像プロセスに用いられる感光体等
の潜像保持体を帯電させる帯電部材及びこれを用いた帯
電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンター等の電子写真
プロセスでは、まず、感光体の表面を一様に帯電させ、
この感光体に光学系から映像を投射して、光の当たった
部分の帯電を消去することによって潜像を形成し、次い
で、トナーの付着によるトナー像の形成、紙等の記録媒
体へのトナー像の転写により、プリントする方法がとら
れている。

【０００３】この場合、最初の感光体を帯電させる操作
は、コロナ放電方式が一般的に採用されてきた。しかし
ながら、このコロナ放電方式は６〜１０ｋＶもの高電圧
印加が必要とされるため、機械の安全保守の観点から好
ましくない。また、コロナ放電中にオゾン等の有害物質
が発生するため環境上の問題もあった。

【０００４】このため、コロナ放電に比べて低い印加電
圧で帯電を行うことができ、かつ、オゾン等の有害物質
の発生を抑制することができる帯電方式への取り組みが
なされてきている。かかる帯電方式の試みとして、電圧
を印加した帯電用部材を感光体等の被帯電体に所定の圧
力で当接させて被帯電体を帯電させる接触方式による方
法が提案されている。

【０００５】しかしながら、帯電均一性に関しては、コ
ロナ帯電方式と比較してやや不利である。

【０００６】この帯電均一性を改善するために、所望の
被帯電体表面電位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
成分（ＡＣ電圧成分）を重畳した電圧（脈流電圧：時間
とともに電圧値が周期的に変化する電圧）を接触帯電部
材に印加する「ＡＣ帯電方式」が用いられている。これ
はＡＣ電圧による電位の均し効果を目的としたものであ
り、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央である電
位Ｖｄに収束し、環境等の外乱に影響されることなく、
接触帯電方法として優れた方法である。

【０００７】しかしながら、直流電圧印加時における放
電開始電圧（Ｖｔｈ）の２倍以上のピーク間電圧である
高圧の交流電圧を重畳させるために、直流電源とは別に
交流電源が必要となり、装置自体のコストアップの要因
となる。更には交流電流を多量に消費することにより、
帯電部材及び感光体の耐久性が低下し易いという問題が
あった。

【０００８】また、これらの問題点は、帯電部材に直流
電圧のみを印加した帯電を行うことにより解消されるも
のの、帯電部材に直流電圧のみを印加すると、以下の問
題点があった。

【０００９】前記従来の帯電部材に直流電圧のみを印加
すると、感光体等の被帯電体表面に所望の帯電電位以上
に帯電された場合や電位が不足した場合に起因する帯電
ムラが発生する。特に、一次帯電前に感光体上の電位を
消去するための工程である前露光のない電子写真プロセ
スにおいて、ハーフトーン画像領域の電位部に発生し易
い。

【００１０】このような問題の発生する従来の帯電ロー
ラを用いて、例えば、反転現像方式を用いた電子写真装
置によりハーフトーン画像を出力すると、上記の帯電ム
ラは画像上、部分的に白スジ、白ポチ、あるいは黒ス
ジ、黒ポチやガサついたハーフトーン画像面となって現
われ、画像品質が低下する問題があった。この帯電電位
ムラの発生は、低温低湿環境において、特に顕著に表れ
る傾向にある。

【００１１】この帯電ムラを抑制する手段として、抵抗
分布の均一化、表面性向上が検討されてきた。例えば前
者については、表面層中の導電性物質の分散性を向上さ
せる、体積抵抗値が比較的低い樹脂を表面層に用いる、
接触帯電部材を構成する各層の膜厚を均一に調整する、
後者については、表面層にレベリング剤を添加する、弾
性層の表面性を向上させる等の方策である。

【００１２】このうち表面性に関しては、特開平５−３
４１６２０号公報には、最外層が表面粗さ５μｍ以下と
することで直流電圧のみを印加して被帯電体を均一に帯
電させることが開示されている。しかしながら、追試を
行った結果、表面粗さが低いため、画像端部で黒スジが
多く発生し、また画像中央部でも部分的に黒スジが発生
した。

【００１３】また、表面粗さの制御手段として、特許第
３０２４２４８号公報において、帯電部材の最外層であ
るマトリックス樹脂中に粒径７〜３０μｍの弾性体粒子
を分散させ、表面粗さＲｚが７〜３０μｍに形成するこ
とが開示されている。しかしながら、追試を行った結
果、上記範囲で粒径の小さいもの単一で使用した時は、
目標とする表面粗さを達成するためには、多量に添加す
る必要が生じた。このため、塗料の粘度上昇を起こし、
適正膜厚制御が困難となる。また、表面層硬化時に膜自
体の剛性が上がることで、冷却時に弾性層との収縮性の
差が大きく異なることによる表面シワの発生要因となっ
た。また、上記範囲でも大粒径のものを単一で使用し分
散させた場合、その粒度分布中の大きい粒子径のものが
比較的凝集物となり易く、その部分が帯電電位不足とな
り、画像上黒ポチとなった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、表面
層の硬化後の表面シワ発生を抑制し、表面性状を制御す
ることで、直流電圧のみを印加する場合での帯電均一性
が確保でき、画像不良の発生が殆どない帯電部材及びそ
れを用いた帯電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】本発明に従って、最外層
に導電性樹脂層を有する帯電部材において、該導電性樹
脂層中に大粒径及び小粒径の２種類の粒子を添加し、大
粒径の平均粒子径をＡ、小粒径の平均粒子径をＢとした
時、３＜Ａ／Ｂ＜１２であり、かつ大粒径粒子と小粒径
粒子の総量が、導電性樹脂層全固形分に対して１０〜３
０質量％であることを特徴とする帯電部材及び該帯電部
材を用いた帯電装置が提供される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【００１７】本発明者が試験を行ったところ、帯電均一
性を向上させるために、最外層に導電性樹脂層を有する
帯電部材において、図１に示すように、前記導電性樹脂
層中に大粒径及び小粒径の２種類の粒子を添加したこと
で、大粒径間の隙間に小粒径が入り込むために空間率が
減少し、密に充填することができた。また、粒子径の比
が大きいほど空間率の減少は大きくなり、最も空間率が
小さくなる、すなわち最も密に充填される混合分率も変
化することを見出し、少量の配合量で適正な表面粗さの
制御が可能となり、表面層の硬化後の表面シワ発生を完
全に抑制することができ、このことから直流電圧のみを
印加する場合での帯電均一性の向上が可能となった。

【００１８】本発明の帯電部材の構造及び形態を例示す
れば、例えば図２に示したように、弾性層１２を導電性
支持体１１の外周に形成し該弾性層１２の外側に、外層
１３を形成した帯電部材１を例示することができる。こ
の場合、上記導電性支持体１１は金属あるいはプラスチ
ック製のシャフトを用いることができ、また帯電部材の
形態や帯電部材が用いられる帯電装置の機構等によって
は、図３に示すようにこの弾性層１２を省略することも
できる。また、図４に示すようにベルト形状とすること
もできる。

【００１９】上記弾性層１２としては、従来から帯電部
材の弾性層として用いられているゴムや熱可塑性エラス
トマー等のソリッド体で形成することができる。具体的
には、ポリウレタン、シリコーンゴム、ブタジエンゴ
ム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブ
タジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ポリノルボ
ルネンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム又は
エピクロルヒドリンゴム等を基材ゴムとするゴム組成
物、あるいは熱可塑性エラストマーで、その種類として
は特に制限はなく、汎用のスチレン系エラストマー及び
オレフィン系エラストマー等から選ばれる１種あるいは
複数種の熱可塑性エラストマーを好適に用いることがで
きる。

【００２０】スチレン系エラストマーの市販品として
は、例えば、三菱化学（株）製「ラバロン」、クラレ
（株）製「セプトンコンパウンド」等が挙げられる。オ
レフィン系エラストマーの市販品としては、例えば、三
菱化学（株）製の「サーモラン」、三井石油化学工業
（株）社製の「ミラストマー」、住友化学工業（株）社
製の「住友ＴＰＥ」、アドバンストエラストマーシステ
ムズ社製の「サントプレーン」等として市場より求める
ことができる。

【００２１】この弾性層１２には、導電剤を添加するこ
とにより、所定の導電性を付与することができる。その
導電剤としては、特に制限されず、ラウリルトリメチル
アンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オ
クタドデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメ
チルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウ
ム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウムの過塩素
酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、エトサルフェー
ト塩、臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等のハロゲン化
ベンジル塩等の第四級アンモニウム塩等の陽イオン性界
面活性剤、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エ
ステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸
エステル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アル
コールエチレンオキサイド付加燐酸エステル塩等の陰イ
オン界面活性剤、各種ベタイン等の両性イオン界面活性
剤、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレン
グリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エス
テル等の非イオン性帯電防止剤等の帯電防止剤、ＬｉＣ
Ｆ₃ＳＯ₃、ＮａＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＢＦ₄、Ｎ
ａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ等のＬｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｋ⁺
等の周期律表第１族の金属塩、あるいはＮＨ₄ ⁺塩等の電
解質、また、Ｃａ（ＣｌＯ₄）₂等のＣａ²⁺、Ｂａ²⁺等の
周期律表第２族の金属塩、及びこれらの帯電防止剤が、
少なくとも１個以上の水酸基、カルボキシル基、一級な
いし二級アミン基等のイソシアネートと反応する活性水
素を有する基を持ったものが挙げられる。更には、それ
ら等と１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、
ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリ
エチレングリコール等の多価アルコールとその誘導体等
の錯体あるいはエチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のモノオ
ールとの錯体等のイオン導電剤、又はケッチェンブラッ
クＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡ
Ｆ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、Ｆ
Ｔ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理を施したカラー
（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファ
イト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化錫、
酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウ
ム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロー
ル、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられ
る。この場合、これら導電剤の配合量は、組成物の種類
に応じて適宜選定され、通常弾性層１２の体積抵抗率が
１０ ²〜１０⁸Ω・ｃｍ、好ましくは１０³〜１０⁶Ω・ｃ
ｍとなるように調整される。

【００２２】上記外層１３は、帯電部材表面に形成する
材料として、具体的には、ポリエステル樹脂、アクリル
樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ナイロン
樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、塩化
ビニリデン樹脂、フッ素樹脂及びシリコーン樹脂等が挙
げられ、有機系、水系のいずれのものも使用することが
できる。

【００２３】更に、この導電性樹脂層は必要に応じて架
橋剤等の添加剤を必要に応じて適量添加することができ
る。この場合、架橋剤としては、所望の架橋効果が得ら
れるものであればいずれのものでもよい。例えば、エポ
キシ系、オキサゾリン系、メラミン系、イソシアネート
系及びフェノール系の架橋剤を例示することができる。

【００２４】また外層１３には、導電剤を添加して導電
性を付与又は調整することができ、この場合導電剤とし
ては、特に制限されるものではないが、ケッチェンブラ
ックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、Ｓ
ＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、Ｆ
Ｔ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理を施したカラー
（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファ
イト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化錫、
酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウ
ム等の金属又は金属酸化物等を用いることができる。

【００２５】更に、前記導電剤を有機系溶剤で使用する
場合は、分散性を考慮し、導電剤の表面をシランカップ
リング処理等の表面処理を施すことが好ましい。

【００２６】また上記導電剤の添加量は、所望とする抵
抗が得られるように適宜調整することができる。この場
合、外層１３の抵抗は、体積抵抗率１０³〜１０¹⁵Ω・
ｃｍが好ましく、特には１０⁵〜１０¹⁴Ω・ｃｍとする
ことが好ましい。このような体積抵抗率を達成するよう
に導電剤の添加量を調整することができ、導電剤として
シランカップリング剤により表面処理を施されたアンチ
モンドープの酸化錫を用いた場合の添加量は、通常、外
層１３の０．０１〜４０質量％、特に５〜２０質量％程
度とされる。

【００２７】この外層１３となる最外層の導電性樹脂層
中に添加する大粒径及び小粒径の粒子として、上記導電
剤以外の絶縁性粒子（１．０×１０¹⁰Ω・ｃｍ以上）で
ある無機粒子、例えば炭酸カルシウム、クレー、タルク
及びシリカ等が挙げられる。また、絶縁性の有機粒子と
して、アクリル樹脂、アクリル／スチレンの共重合体樹
脂、ポリアミド樹脂、シリコーンゴム粒子、エポキシ樹
脂粒子等が挙げられ、このうち有機粒子であるアクリル
粒子あるいはアクリル／スチレンの共重合体樹脂を用い
た方が表面層材の剛性をあまり変化させないので特に好
ましい。

【００２８】更に、前記無機充填剤を溶剤系塗料中で使
用する場合は、塗料中に易分散するように疎水性の表面
処理が施されているのが好ましい。また、有機粒子も同
様に表面層樹脂材料との相溶性が良好のものを選択した
方が、凝集を起こしにくいので好ましい。

【００２９】また前記粒子で、大粒径の平均粒子径を
Ａ、小粒径の平均粒子径をＢとした時、３＜Ａ／Ｂ＜１
２で、かつ大粒径粒子と小粒径粒子の総量が、全固形分
に対して１０〜３０質量％の範囲とする。Ａ／Ｂ≦３だ
と、大粒径と小粒径の充填効果が低いため、目的とする
表面粗さを達成するために多量に配合することになり表
面シワ発生を生じる。また、１２≦Ａ／Ｂだと大粒径と
小粒径の充填効果が高くなり過ぎるため、表面層自身の
剛性が急激に高くなるため、材料として脆くなる。ま
た、大粒径粒子と小粒径粒子の総量が表層全樹脂分に対
して、１０質量％未満だと目的とする表面粗さに達せず
帯電均一性が劣る、３０質量％を超えると表面シワが生
じる。

【００３０】また、大粒径粒子の質量をａ、小粒径粒子
の質量をｂとした時、大粒径粒子と小粒径粒子の質量比
は０．５＜ａ／（ａ＋ｂ）であることが好ましい。０．
５未満だと小粒径の比率が大きくなり、塗料のチクソ性
が上昇し、適正膜厚に制御し難くなる。

【００３１】更に、帯電均一性を満足するためには、表
面粗さを１０μｍ＜Ｒｚ＜２５μｍ、２０μｍ＜Ｓｍ＜
１５０μｍであることが好ましい。これを達成するため
に、大粒径粒子の平均粒子径を１５〜２５μｍ、小粒径
粒子の平均粒子径を７μｍより小さいものを用いた方
が、更には１μｍ以上のものを用いた方が好ましい。

【００３２】また、使用する粒子の粒度分布は単分散粒
子のものが好ましく、粒度分布係数εがε＜１．０のも
のを用いた方がよい。粒度分布が大きい場合は表面粗さ
の均一性を満たすことができず、また特に大きい粒径の
ものは凝集体となり易く、画像上の黒ポチの要因となり
易い。

【００３３】また、有機粒子を用いた場合は、使用溶剤
との組み合わせで膨潤し、粒子形状が変化することがあ
るので、架橋タイプを用いた方がよい。

【００３４】この外層１３の膜厚は１０〜５０μｍが好
ましく、特には１０〜３０μｍが好ましい。外層１３の
厚さが５０μｍを超えると、外層１３が硬くなって柔軟
性が損なわれる場合があり、耐久性が低下して使用によ
りクラックが発生する虞れがある。１０μｍ未満では、
弾性層からブリードしてくる物質を防止することが困難
となる。

【００３５】上記外層１３の形成方法は、特に制限され
るものではないが、各成分を含む塗料を調製し、この塗
料をディッピング法やスプレー法により塗布して塗膜を
形成する方法が好ましく用いられる。この場合、外層を
複数層とする場合には、それぞれの層を形成する塗料を
用いてディピングやスプレーを繰り返せばよい。なお、
外層の形成方法は、上記ディッピング法やスプレー法が
好ましい。

【００３６】図５は、本発明の帯電装置を電子写真装置
に適用した例を示す。像担持体としての回転ドラム型の
電子写真感光体（感光体）２１は、図中の矢印が示す方
向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動す
る。感光体２１には、例えばロール状の導電性支持体と
該支持体上に無機感光材料又は有機感光材料を含有する
感光層とを少なくとも有する公知の感光体等を採用すれ
ばよい。また、感光体２１は、感光体表面を所定の極性
や電位に帯電させるための電荷注入層を更に有していて
もよい。

【００３７】帯電部材としての帯電ローラ（導電性ロー
ラ）２２は、帯電ローラと該帯電ローラに帯電バイアス
を印加する帯電バイアス印加電源Ｓ１とによって帯電手
段が構成されている。帯電ローラ２２は、感光体２１に
所定の押圧力で接触させてあり、本例では感光体２１の
回転に対して順方向に回転駆動する。この帯電ローラ２
２に対して帯電バイアス印加電源Ｓ１から、所定の直流
電圧（本例では−１２００Ｖとする）が印加されること
で、感光体２１の表面が所定の極性電位（本例では暗部
電位−６００Ｖとする）に一様に接触帯電方式のうちの
ＤＣ帯電方式で帯電処理される。

【００３８】露光手段２３には公知の手段を利用するこ
とができ、例えばレーザービームスキャナー等を好適に
例示することができる。

【００３９】感光体１の帯電処理面に該露光手段２３に
より目的の画像情報に対応した露光光Ｌがなされること
により、感光体帯電面の露光明部の電位（本例では明部
電位−３５０Ｖとする）が選択的に低下（減衰）して感
光体２１に静電潜像が形成される。

【００４０】現像手段２４としては公知の手段を利用す
ることができ、例えば本例における現像手段２４は、ト
ナーを収容する現像容器の開口部に配設されてトナーを
担持搬送するトナー担持体２４ａと、収容されているト
ナーを攪拌する攪拌部材２４ｂと、トナー担持体２４ａ
のトナーの担持量（トナー層厚）を規制するトナー規制
部材２４ｃとを有する構成とされている。現像手段２４
は、感光体２１表面の静電潜像の露光明部に、感光体２
１の帯電極性と同極性に帯電（本例では現像バイアス−
３５０Ｖとする）しているトナー（ネガトナー）を選択
的に付着させて静電潜像をトナー像として可視化する。
現像方式としては特に制限はなく、既存の方法すべてを
用いることができる。既存の方法としては、例えば、ジ
ャンピング現像方式、接触現像方式及び磁気ブラシ方式
等が存在するが、特にカラー画像を出力する画像形成装
置には、トナーの飛散性改善等の目的より、接触現像方
式が好ましいといえる。

【００４１】転写手段としての転写ローラ２５は、公知
の手段を利用することができ、例えば金属等の導電性支
持体上に中抵抗に調製された弾性樹脂層を被覆してなる
転写ローラ等を例示することができる。転写ローラ２５
は、感光体２１に所定の押圧力で接触させて転写ニップ
部を形成させてあり、感光体２１の回転と順方向に感光
体２１の回転周速度とほぼ同じ周速度で回転する。ま
た、転写バイアス印加電源Ｓ２からトナーの帯電特性と
は逆極性の転写電圧が印加される。転写ニップ部に対し
て不図示の給紙機構部から転写材Ｐが所定のタイミング
で給紙され、その転写材Ｐの裏面が転写電圧を印加した
転写ローラ５により、トナーの帯電極性とは逆極性に帯
電されることにより、転写ニップ部において感光体２１
面側のトナー画像が転写材Ｐの表面側に静電転写され
る。

【００４２】転写ニップ部でトナー画像の転写を受けた
転写材Ｐは感光体面から分離して、不図示のトナー画像
定着手段へ導入されて、トナー画像の定着を受けて画像
形成物として出力される。両面画像形成モードや多重画
像形成モードの場合は、この画像形成物が不図示の再循
環搬送機機構に導入されて転写ニップ部へ再導入され
る。

【００４３】転写残余トナー等の感光体２１上の残留物
は、ブレード型等のクリーニング手段２６により、感光
体上より回収される。

【００４４】また、感光体２１に残留電荷が残るような
場合には、帯電部材２２による一次帯電を行う前に、前
露光手段２７によって感光体２１の残留電荷を除去した
ほうが好ましい。

【００４５】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示して、本発明を
具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるもので
はない。なお、実施例中の「部」は質量部を示す。

【００４６】（実施例１）「導電性弾性体層の調製」エピクロルヒドリンゴム（商
品名：エピクロマーＣＧ１０２、ダイソー（株）製）１
００部、充填剤としての炭酸カルシウム３０部、研磨性
改善のための補強材としての着色グレードカーボン（商
品名：シーストＳＯ、東海カーボン製）２部、酸化亜鉛
５部、可塑剤ＤＯＰ１０部、下記式で示される過塩素酸
四級アンモニウム塩３部、

【００４７】

【化１】老化防止剤（２−メルカプトベンズイミダゾール）１部
をオープンロールで２０分間混練し、更に加硫促進剤Ｄ
Ｍ１部、加硫促進剤ＴＳ０．５部、加硫剤として硫黄１
部を加えて更に１５分間オープンロールで混練した。

【００４８】これをゴム押出機で、外径１５ｍｍ、内径
５．５ｍｍの円筒形に押出、２５０ｍｍの長さに裁断
し、加硫缶で、１６０℃の水蒸気で４０分間一次加硫
し、導電性弾性体層一次加硫チューブを得た。

【００４９】次に、直径６ｍｍ、長さ２５６ｍｍの円柱
形の導電性支持体（鋼製、表面工業ニッケルメッキ）の
円柱面の軸方向中央部２３１ｍｍに金属とゴムとの熱硬
化性接着剤（商品名：メタロックＵ−２０）を塗布し、
８０℃で３０分間乾燥後、更に１２０℃で１時間乾燥し
た。この支持体を前記導電性弾性体基層ゴム一次加硫チ
ューブに挿入し、その後、電気オーブン中で１６０℃で
２時間、２次加硫と接着剤硬化を行い、未研磨品を得
た。この未研磨品のゴム部分の両端を突っ切り、ゴム部
分の長さを２３１ｍｍとした後、ゴム部分を回転砥石で
研磨し、端部直径１２．００ｍｍ、中央部１２．１０ｍ
ｍのクラウン形状で表面の十点平均粗さＲｚ７μｍ、振
れ２５μｍの導電性弾性体層基層を有する帯電部材を得
た。

【００５０】導電性弾性体層を有する帯電部材を常温常
湿（Ｎ／Ｎ：２３℃／５５％ＲＨ）の環境下に２４時間
放置し、図６に示すように、円筒電極（金属ローラ）３
１、固定抵抗器３２、記録計（レコーダ）３３等から構
成された電流値測定装置によって導電性弾性体層を有す
る帯電部材の抵抗測定を行った。この帯電部材の電気抵
抗は１．９×１０⁵Ω、硬度は７４度（Ａｓｋｅｒ
Ｃ）であった。

【００５１】「表面層の調製」導電性酸化錫粉体（商品
名：ＳＮ−１００Ｐ、石原産業（株）製）５０部に、ト
リフルオロプロピルトリメトキシシランの１％イソプロ
ピルアルコール溶液を５００部と平均粒子径０．８ｍｍ
のガラスビーズ３００部を加え、ペイントシェーカーで
７０時間分散後、分散液を５００メッシュの網でろ過
し、次にこの溶液をナウターミキサーで攪拌しながら１
００℃の湯浴で温め、アルコールを飛ばして乾燥させ、
表面にシランカップリング剤を付与し、表面処理導電性
酸化錫を得た。

【００５２】更に、ラクトン変性アクリルポリオール
（商品名：プラクセルＤＣ２００９（水酸基価９０ＫＯ
Ｈｍｇ／ｇ）、ダイセル化学工業（株）製）１３７部
を、４６３部のメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）に
溶解し、固形分１５．９４質量％の溶液とした。このア
クリルポリオール溶液２００部に対して、前記表面処理
導電性酸化錫粉体５４．３部、シリコーンオイル（商品
名：ＳＨ−２８ＰＡ、東レ・ダウコーニングシリコーン
（株）製）０．０１部、微粒子シリカ（一次粒子径０．
０２μｍ）１．１４部配合し、大粒径粒子１３．１６部
（商品名：ケミスノーＭＸ−２０００（平均粒径１９．
２３μｍ、粒径分散係数ε_A＝０．１７）、綜研化学
（株）製）、小粒径粒子１．４６部（商品名：ケミスノ
ーＭＸ−１８０（平均粒径１．７８μｍ、粒径分散係数
ε_B＝０．２９）、綜研化学（株）製）、これに直径
０．８ｍｍのガラスビーズ２００部を加えて、４５０ｍ
ｌのマヨネーズビンに入れて、ペイントシェーカーを使
用し、６時間分散した。

【００５３】更に、この分散液３３０部にイソホロンジ
イソシアネートのブロックタイプのイソシアヌレート型
３量体（ＩＰＤＩ）（商品名：ベスタナートＢ１３７
０、デグサ・ヒュルス製）２５．４部と、ヘキサメチレ
ンジイソシアネートのイソシアヌレート型３量体（ＨＤ
Ｉ）（商品名：デュラネートＴＰＡ−Ｂ８０Ｅ、旭化成
工業（株）製）１６．２部を混合し、ボールミルで１時
間攪拌し、最後に２００メッシュの網で溶液をろ過し
て、表面層塗料の固形分を３９質量％とし、表面層用塗
料を得た。

【００５４】前記表面層用塗料をディッピングにより、
前記導電性弾性体層を有する帯電部材の表面に塗工し
た。引き上げ速度４００ｍｍ／ｍｉｎで塗工し、３０分
間風乾後、軸方向を反転し、再度引き上げ速度４００ｍ
ｍ／ｍｉｎで塗工し、３０分間風乾後、オーブンで１６
０℃×１時間乾燥した。この時の膜厚は２５μｍであっ
た。この帯電部材の電気抵抗は５．０×１０⁶Ωであっ
た。こうして得られた帯電部材を実施例１とした。

【００５５】＜大・小粒径粒子の粒度分布測定＞測定装
置としては、コールターカウンターのマルチサイザーＩ
Ｉ型（コールター社製）を用い、個数分布と体積分布を
出力するインターフェイス（日科機製）及びＣＸ−１パ
ーソナルコンピューター（キヤノン製）を接続し、電解
液は特級又は一級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ
水溶液を調製する。測定法としては前記電解水溶液１０
０〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましく
はアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加
え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁し
た電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行
い、前記コールターカウンターのマルチサイザーＩＩ型
により、アパーチャーとして、１００μｍアパーチャー
を用いて測定する。大・小粒径粒子の体積、個数を測定
して、体積分布と、個数分布とを算出した。それから本
発明に係わる体積基準の粒子分布の１０％、５０％、９
０％の粒子径をそれぞれＤ₁₀、Ｄ₅₀、Ｄ₉₀とし、粒径分
散係数ε（Ｄ₉₀−Ｄ₁₀）／Ｄ₅₀のε_Aとε_Bを算出した。

【００５６】＜帯電部材の表面層の状態観察＞上記のよ
うにして得られた帯電部材の表面状態について、目視に
より確認した。表面にシワがないものを○、端部に少し
発生したものを△、帯電部材全体にシワの発生したもの
を×と評価した。

【００５７】＜帯電部材の表面粗さの測定＞上記のよう
にして得られた帯電部材を用いて、表面粗さの測定を行
った。測定は、小坂研究所製：表面粗度計ＳＥ−３３０
０Ｈを用い、測定条件としてはカットオフ０．８ｍｍ、
測定距離８ｍｍ、送り速度０．１ｍｍ／ｓにて、帯電部
材長手方向３箇所、周方向３箇所（任意の場所を起点に
１２０°刻み）のＲｚ、Ｓｍ平均値を求めた。

【００５８】＜帯電部材の評価＞上記のようにして得ら
れた帯電部材を用いて、以下に示すようにして画像評価
を行った。

【００５９】本試験で使用した電子写真式レーザープリ
ンターは、Ａ４縦出力用のマシンで、記録メディアの出
力スピードは、９４ｍｍ／ｓｅｃで画像解像度は６００
ｄｐｉである。

【００６０】感光体はアルミニウムシリンダーに膜厚１
８μｍのＯＰＣ層をコートした反転現像方式の感光ドラ
ムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー
樹脂とする電荷輸送層である。トナーは、ワックスを中
心に電荷制御剤と色素等を含有するスチレンとブチルア
クリレートのランダムコポリマーを重合させ、更に表面
にポリエステル薄層を重合させシリカ微粒子を外添し
た。このトナーのガラス転移温度は６３℃、体積平均粒
子径６μｍの重合トナーである。

【００６１】画像の評価は全て、低温低湿（Ｌ／Ｌ：１
５℃／１０％ＲＨ）の環境下で行い、ハーフトーン（感
光体の回転方向と垂直方向に幅１ドット、間隔２ドット
の横線を描く画像）画像を出力し、初期と１５０００枚
の連続耐久を実施し、耐久前後の帯電ムラが発生しない
かどうかを見た。帯電ムラが発生しないものを◎、少し
発生したものを○、中程度に発生するものを△、非常に
ムラが大きかったものを×と評価した。結果を表１に示
す。

【００６２】実施例１の帯電部材は、表面層硬化後の表
面のシワ発生も全く無く、耐久前後の画像ムラの発生も
無く、全く問題なかった。

【００６３】（実施例２）実施例１と同様の導電性弾性
体層を使用した。その後、表面層に使用した大粒径と小
粒径の配合比を変更した以外は、実施例１と同様にして
帯電部材を作製した。この帯電部材の電気抵抗は６．６
×１０⁶Ωであった。結果を表１に示す。

【００６４】実施例２の帯電部材は、表面層硬化後の表
面のシワ発生も全く無く、耐久前後の画像ムラの発生も
無く、全く問題なかった。

【００６５】（実施例３）導電性弾性体層は実施例１と
同一のものを使用した。更に、ラクトン変性アクリルポ
リオール（商品名：プラクセルＤＣ２００９（水酸基価
９０ＫＯＨｍｇ／ｇ）、ダイセル化学工業（株）製）１
３７部を、４６３部のメチルイソブチルケトン（ＭＩＢ
Ｋ）に溶解し、固形分１５．９４質量％の溶液とした。
このアクリルポリオール溶液２００部に対して、前記表
面処理導電性酸化錫粉体５４．３部、シリコーンオイル
（商品名：ＳＨ−２８ＰＡ、東レ・ダウコーニングシリ
コーン（株）製）０．０１部、微粒子シリカ（一次粒子
径０．０２μｍ）１．１４部を配合し、大粒径粒子１
３．１６部（商品名：ケミスノーＭＸ−２０００（平均
粒径１９．２３μｍ、粒径分散係数ε_A＝０．１７）、
綜研化学（株）製）、小粒径粒子１．４６部（商品名：
ケミスノーＭＸ−５００（平均粒径４．８９μｍ、粒径
分散係数ε_B＝０．１７）、綜研化学（株）製）、これ
に直径０．８ｍｍのガラスビーズ２００部を加えて、４
５０ｍｌのマヨネーズビンに入れて、ペイントシェーカ
ーを使用し、６時間分散した。

【００６６】更に、この分散液３３０部にイソホロンジ
イソシアネートのブロックタイプのイソシアヌレート型
３量体（ＩＰＤＩ）（商品名：ベスタナートＢ１３７
０、デグサ・ヒュルス製）２５．４部と、ヘキサメチレ
ンジイソシアネートのイソシアヌレート型３量体（ＨＤ
Ｉ）（商品名：デュラネートＴＰＡ−Ｂ８０Ｅ、旭化成
工業（株）製）１６．２部を混合し、ボールミルで１時
間攪拌し、最後に２００メッシュの網で溶液をろ過して
表装用塗料を得た。その後は実施例１と同様な条件で帯
電部材を作製した。この帯電部材の電気抵抗は７．３×
１０⁶Ωであった。結果を表１に示す。

【００６７】実施例３の帯電部材は、表面層硬化後の表
面のシワ発生も全く無く、初期の画像で端部に若干の短
い黒スジの発生が認められたが、耐久後は画像ムラの発
生も無くなった。

【００６８】（実施例４）実施例１と同様の導電性弾性
体層を使用した。その後、表面層は実施例１の配合で、
表面層用塗料の固形分を３９質量％から３５質量％に変
更した以外は、実施例１と同様にして帯電部材を作製し
た。この帯電部材の電気抵抗は１．２×１０⁶Ωであっ
た。結果を表１に示す。

【００６９】実施例４の帯電部材は、表面層硬化後の表
面のシワ発生も全く無く、初期の画像で端部に若干の短
い黒スジの発生が認められたが、耐久後は画像ムラの発
生は無くなった。

【００７０】（実施例５）実施例１と同様の導電性弾性
体層を使用した。その後、表面層は実施例１の配合で、
表面層用塗料の固形分を３９質量％から４５質量％に変
更した以外は、実施例１と同様にして帯電部材を作製し
た。この帯電部材の電気抵抗は５．９×１０⁷Ωであっ
た。結果を表１に示す。

【００７１】実施例４の帯電部材は、表面層硬化後の表
面のシワが端部に若干発生した。また初期の画像で表面
シワによる黒スジ、あるいはシワ以外の部分でも端部に
若干の短い黒スジの発生が認められたが、耐久後は画像
ムラの発生は無くなった。

【００７２】（比較例１）実施例１と同様の導電性弾性
体層を使用した。その後、表面層に使用した大粒径粒子
１３．１６部（商品名：ケミスノーＭＸ−３０００（平
均粒径３０．１２μｍ、粒径分散係数ε_A＝０．１
６）、綜研化学（株）製）、小粒径粒子１．４６部（商
品名：ケミスノーＭＸ−１８０（平均粒径１．７８μ
ｍ、粒径分散係数ε_B＝０．２９）、に変えた以外は、
実施例１と同様にして帯電部材を作製した。この帯電部
材の電気抵抗は１．８×１０⁶Ωであった。結果を表２
に示す。

【００７３】比較例１の帯電部材は、表面層硬化後の表
面のシワ発生も全く無かったが、初期の画像で画像中央
部に、粒子の存在が粗と思われる部分に黒シミが多数認
められ、耐久後もこの黒シミによる画像ムラの発生は無
くならなかった。

【００７４】（比較例２）実施例１と同様の導電性弾性
体層を使用した。その後、表面層に使用した大粒径小粒
径の配合比及び全固形分に対する配合量を変えた以外
は、実施例１と同様にして帯電部材を作製した。この帯
電部材の電気抵抗は５．３×１０⁸Ωであった。結果を
表２に示す。

【００７５】比較例２の帯電部材は、塗料粘度がアップ
し、膜厚が厚くなったため、表面層硬化後に表面のシワ
が帯電部材全体に発生したため、耐久は行わなかった。

【００７６】（比較例３）実施例１と同様の導電性弾性
体層を使用した。その後、表面層に使用した粒子を単一
の粒子径で非常に粒度分布の広い粒子（商品名：ケミス
ノーＭＲ−２０（平均粒径２０．９５μｍ、粒径分散係
数ε_A＝１．３５）：綜研化学（株）製）に変えた以外
は、実施例１と同様にして帯電部材を作製した。この帯
電部材の電気抵抗は６．６×１０⁶Ωであった。結果を
表２に示す。

【００７７】比較例３の帯電部材は、表面層硬化後の表
面のシワ発生も全く無かったが、初期の画像で画像中央
部に、大粒径の凝集部分と思われる黒シミが多数認めら
れ、耐久後もこの黒シミによる画像ムラの発生は無くな
らなかった。

【００７８】

【表１】

【００７９】

【表２】

【００８０】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、複写
機やプリンター等の静電潜像プロセスに用いた場合で
も、表面層の硬化後の表面シワ発生を完全に抑制し、表
面性状を制御することで、直流電圧のみを印加する場合
での帯電均一性が確保でき、画像不良の発生のない帯電
部材及びそれを用いた帯電装置を提供することが可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電部材の表面層の拡大断面図であ
る。

【図２】本発明の帯電部材である帯電ローラの一例の概
略構成を示す図である。

【図３】本発明の帯電部材である別の帯電ローラの一例
の概略構成を示す図である。

【図４】本発明の帯電部材である帯電ベルトの一例の概
略構成を示す図である。

【図５】本発明の帯電装置の一例の概略構成を示す図で
ある。

【図６】本発明の帯電部材である帯電ローラ電流値測定
装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１１導電性支持体１２弾性層１３表層１４大粒径粒子１５小粒径粒子２１像担持体（電子写真感光体）２２帯電部材（帯電ローラ）２３露光手段２４現像手段２４ａトナー担持体２４ｂ攪拌部分２４ｃトナー規制部材２５転写手段２６クリーニング手段２７前露光手段３１円筒電極（金属ローラ）３２固定抵抗器３３記録計（レコーダー）Ｌレーザー光Ｐ転写材Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３バイアス印加電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)発明者長田弘行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 (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)発明者池田敦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)発明者大高利博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)発明者土井信治茨城県稲敷郡茎崎町茎崎1888−２キヤノン化成株式会社内Ｆターム(参考） 2H200 FA16 FA19 GA23 GA33 GB12 HA02 HA28 HB12 HB13 HB22 HB43 HB45 HB46 HB47 HB48 JA02 MA03 MA04 MA11 MA12 MA13 MA14 MA20 MB01 MB04 MC01 MC06 MC15 NA02 3J103 AA02 AA14 BA41 FA18 GA02 GA57 GA58 HA03 HA04 HA12 HA20 HA41 HA53

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】最外層に導電性樹脂層を有する帯電部材
において、該導電性樹脂層中に大粒径及び小粒径の２種
類の粒子を添加し、大粒径の平均粒子径をＡ、小粒径の
平均粒子径をＢとした時、３＜Ａ／Ｂ＜１２であり、か
つ大粒径粒子と小粒径粒子の総量が、導電性樹脂層全固
形分に対して１０〜３０質量％であることを特徴とする
帯電部材。
【請求項２】大粒径粒子の質量をａ、小粒径粒子の質
量をｂとした時、質量比ａ／（ａ＋ｂ）＞０．５である
請求項１に記載の帯電部材。
【請求項３】大粒径粒子の平均粒子径Ａが１５〜２５
μｍで、小粒径粒子の平均粒子径Ｂが７μｍ未満である
請求項１又は２に記載の帯電部材。
【請求項４】帯電部材の表面粗さが１０μｍ＜Ｒｚ＜
２５μｍ、２０μｍ＜Ｓｍ＜１５０μｍである請求項１
〜３のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項５】平均粒子径Ａの大粒径粒子、平均粒子径
Ｂの小粒径粒子それぞれ粒度分布測定をした際の体積基
準の粒子分布の１０％、５０％、９０％の粒子径を
Ｄ₁₀、Ｄ₅₀、Ｄ₉₀とした時、粒径分散係数εそれぞれが
ε_A（Ｄ₉₀−Ｄ₁₀）／Ｄ₅₀＜１．０、ε_B（Ｄ₉₀−Ｄ₁₀）
／Ｄ₅₀＜１．０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】前記粒子が球状の弾性体粒子であり、該
球状の弾性体粒子が架橋タイプのアクリル樹脂又はアク
リル樹脂／スチレン樹脂の共重合体である請求項１〜５
のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項７】前記導電性樹脂層用塗料の全固形分が３
０〜５０質量％である請求項１〜６のいずれかに記載の
帯電部材。
【請求項８】前記導電性樹脂層の膜厚が１０〜５０μ
ｍである請求項１〜７のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の帯電部
材を用いて、該帯電部材を像担持体に接触させた状態
で、該像担持体を印加させる電圧として直流電圧を用い
ることを特徴とする帯電装置。