JP3092533B2 - 帯電部材 - Google Patents

帯電部材

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JP3092533B2
JP3092533B2 JP08345614A JP34561496A JP3092533B2 JP 3092533 B2 JP3092533 B2 JP 3092533B2 JP 08345614 A JP08345614 A JP 08345614A JP 34561496 A JP34561496 A JP 34561496A JP 3092533 B2 JP3092533 B2 JP 3092533B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機，
プリンター，ファクシミリ，これらの複合ＯＡ機器等の
電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置におけ
る帯電部材に関する。より詳しくは、感光体や誘電体等
の被帯電体表面に押圧させて、被帯電体表面を均一に帯
電処理する帯電部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】感光体等の被帯電体表面に押圧して外部
から電圧を印加することにより、被帯電体表面を帯電処
理する接触帯電法は、コロナ帯電方式と比べて、印加電
圧が低くて済む等の利点がある。かかる帯電部材として
は、導電性弾性体層やその上に導電性塗膜を被覆したロ
ール，ベルト，ブレード等が広く用いられている。これ
らの帯電部材に導電性を付与するために、ゴムまたは樹
脂の高分子材料にカーボンブラックや金属酸化物または
イオン系導電剤が分散されている。しかし、カーボンブ
ラックや金属酸化物等の導電剤を高分子材料に均一に分
散させた分散液を得ることは極めて困難であり、その後
形成される塗膜中に高抵抗部分と低抵抗部分が存在す
る。このため、帯電部材の抵抗が不均一となり、帯電ム
ラに起因した黒筋や白抜け等の画質欠陥の発生、あるい
は低抵抗部分が被帯電体に存在するピンホール欠陥との
間でリークが生じ、同様に黒筋等の画質欠陥が発生す
る。
【０００３】その対策として、導電剤の分散を向上させ
るために、高分子材料中に分散助剤等を添加するなどの
手段が講じられている。例えば、特開平５−１３４５１
５号公報には、弾性体マトリックスポリマー中に、導電
性物質と、その導電性物質の分散安定剤として導電性物
質と化学的な相互作用を有する物質とを含有する半導電
性弾性体層を有する帯電体が提案されている。しかしな
がら、分散助剤等を添加する方法では、導電剤の分散均
一性が必ずしも充分ではなく、また１ヶ月以上の長期保
管において、分散助剤またはその未反応成分が硬化した
高分子材料からブリードとなって析出し、被帯電体との
タックが発生するという問題がある。さらに、分散助剤
のブリード物が被帯電体を汚染し、その結果黒筋や白抜
け等の画質欠陥が発生するという問題もある。また、イ
オン系導電剤は、抵抗の均一性には優れるものの、被帯
電体と長期間接触した状態にあると、被帯電体へのイオ
ン性物質の移行が原因となって、やはり黒筋や白抜け等
の画質欠陥が発生するという問題を抱えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上述の問題点を解決しようとするものであって、導
電剤の分散性および抵抗の均一性に優れ、長期にわたっ
て被帯電体表面を汚染することのない帯電部材を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、画像形成
装置において使用される帯電部材について、抵抗ムラに
起因する画質欠陥の発生を防止すべく鋭意研究を重ねて
きたところ、帯電部材の電気抵抗を調整する抵抗制御層
として、アミン変性されたポリウレタン樹脂中に分散安
定剤を一切添加することなく酸性の導電剤を分散させる
と、上記ポリウレタンベースポリマーに置換するアミノ
基と導電剤との間に酸塩基相互作用が働き、両者の化学
的結合により、導電剤がベースポリマー中に極めて均一
に分散した皮膜が形成されることを見い出し、本発明を
完成するに至ったものである。すなわち、本発明の帯電
部材は、被帯電体表面に押圧させた状態で電圧を印加し
て被帯電体表面を帯電する導電性部材であって、該導電
性部材は導電性基体上に形成された導電性弾性体層と該
弾性体層を被覆する抵抗制御層との少なくとも２層構造
からなり、上記抵抗制御層は、アミン変性ポリウレタン
樹脂をベースポリマーとして、これにｐＨ６以下の導電
剤が分散していることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の帯電部材は、帯電ロールとして使用する場合、
図１に示すように、棒状または管状の導電性基体１ａ外
周面に導電性弾性体層１ｂが固定され、更にその外周面
を抵抗制御層１ｃで被覆した導電性部材から構成され
る。また、弾性体層１ｂと抵抗制御層１ｃとの間に中間
層を介在させても、あるいは抵抗制御層１ｃ外周面を保
護層で被覆してもよい。したがって、本発明の帯電部材
は、２層から４層までの層構成を採用することができ
る。導電性基体１ａは、帯電部材の電極および支持部材
として機能するもので、例えば、アルミニウム，銅合
金，ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属または合金、クロ
ム，ニッケル等で鍍金処理を施した鉄，合成樹脂などの
導電性の材質で構成される。導電性基体の外径は通常４
〜１２ｍｍの範囲にある。
【０００７】導電性弾性体層１ｂは、帯電部材が適切な
ニップ幅ないしニップ圧でもって被帯電体表面に押圧し
て被帯電体表面を均一に帯電できるよう、帯電部材を所
定の抵抗値および硬度に収めるために設けられる。この
弾性体層はゴム材料中に導電剤を分散させることによっ
て形成される。ゴム材料としては、特に限定されるもの
ではないが、例えば、天然ゴム，イソプレンゴム，クロ
ロプレンゴム，エピクロルヒドリン系ゴム，ブチルゴ
ム，ノルボルネンゴム，シリコーンゴム，ウレタンゴ
ム，フッ素ゴム，アクリルゴム，ＳＢＲ，ＮＢＲ，ＥＰ
ＤＭ，アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンゴム等
が挙げられ、これらのゴム材料を２種以上ブレンドして
もよい。中でも、シリコーンゴム，ＳＢＲ，ＥＰＤＭが
好ましく用いられる。これらゴム材料は発泡させたもの
でもあるいは無発泡のものでもよい。導電剤としては、
カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム，銅，
ニッケル，ＳＵＳ等の各種金属または合金、酸化錫，酸
化インジウム，酸化チタン，酸化亜鉛，チタン酸カリウ
ム，酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物，酸化錫−酸化
インジウム複合酸化物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１種または２種
以上の微粒子状粉末を用いることができる。導電性弾性
体層の厚さは、通常１〜５ｍｍの範囲にあればよく、２
〜４ｍｍの範囲にあることが好ましい。また、導電性弾
性体層の体積抵抗値については、後述の抵抗制御層の体
積抵抗値と密接に関連するが、１０3〜１０9Ωcmの範囲
にあることが好ましい。
【０００８】導電性弾性体層が例えばシリコーンゴムや
発泡ゴム以外のゴム材料で構成される場合は、ゴム材料
中に軟化剤を配合してゴム硬度を低下させることができ
る。その場合、軟化剤の滲出やゴム自体のブリードによ
り、被帯電体表面の汚染を招くことがあるから、弾性体
層上に中間層を設けることが好ましい。中間層は、適宜
導電剤を配合したポリアミド樹脂，ポリウレタン樹脂，
フッ素ゴム等で構成することが好ましい。これらの樹脂
の中でも、Ｎ−メトキシメチル化ポリアミド樹脂や、フ
ッ化ビニリデンを主成分としたフッ素ゴムが好適であ
る。中間層の膜厚は、特に限定されるものではないが、
通常２〜５０μｍの範囲にあればよい。
【０００９】抵抗制御層１ｃは、帯電部材を所定の抵抗
値に調整するために設けられるもので、アミン変性ポリ
ウレタン樹脂をベースポリマーとして、抵抗制御層中に
ｐＨ６以下の導電剤が分散した薄膜から形成される。ベ
ースポリマーに適宜ブレンドされることのある高分子材
料としては、特に限定されるものではないが、アクリル
樹脂，ウレタン樹脂，アクリル変性ウレタン樹脂等が好
適であり、抵抗制御層を構成する全ポリマーに対して３
０重量％以下さらには２０重量％以下であることが好ま
しい。アミン変性ポリウレタン樹脂は、一般に有機ポリ
イソシアネートと長鎖ポリオール、必要に応じて更に鎖
延長剤とを触媒の存在下に反応させることによって得ら
れる反応生成物が用いられる。また、アミン成分は、好
ましくは長鎖ポリオールおよび鎖延長剤の一方または双
方に置換基として導入される。
【００１０】有機ポリイソシアネートとしては、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、３−メチル−１，５−ペンタンジイソシアネー
ト、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート、水添トリレンジイソ
シアネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添テ
トラメチルキシリレンジイソシアネート、水添ジフェニ
ルメタンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネー
ト、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレン
ジイソシアネート、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、ｍ−キシリレ
ンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネー
ト、ジフェニル−４，４′−ジイソシアネート、２−ニ
トロジフェニル−４，４′−ジイソシアネート、３，
３′−ジメトキシジフェニル−４，４′−ジイソシアネ
ート、ジフェニルメタン−２，４′−ジイソシアネー
ト、ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート、
３，３′−ジメチルジフェニルメタン−４，４′−ジイ
ソシアネート、β，β−ジフェニルプロパン−４，４′
−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−４，４′−
ジイソシアネート、１，４−ナフチレンジイソシアネー
ト、１，５−ナフチレンジイソシアネート等の芳香族ジ
イソシアネート、これらの重合体、トリメチロールプロ
パン等のポリオール付加物、末端にイソシアネート基を
有するポリイソシアネートとポリオールとのプレポリマ
ーなどが挙げられる。
【００１１】長鎖ポリオールには、ａ）ポリエステルポ
リオール，ｂ）ポリカーボネートポリオール，ｃ）ポリ
ブタジエン系ポリオール，ｄ）ポリエーテルポリオー
ル、およびこれらの共重合ポリオールがある。 ａ）ポリエステルポリオールは、二塩基酸や、そのエス
テル，酸ハライド，酸無水物等の反応性酸誘導体とグリ
コール，アミノアルコール等の単独または混合物との縮
合反応により得られるポリエステルポリオール，ポリエ
ステルアミドポリオールがある。上記二塩基酸として
は、コハク酸，アジピン酸，セバシン酸，アゼライン
酸，フタル酸，イソフタル酸，テレフタル酸，ヘキサヒ
ドロフタル酸，ヘキサヒドロイソフタル酸，ヘキサヒド
ロテレフタル酸，ナフタレンジカルボン酸等のジカルボ
ン酸，これらの反応性酸誘導体などが挙げられる。上記
グリコールとしては、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタ
ンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタ
ンジオール、ネオペンチレングリコール、１，６−ヘキ
サンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオー
ル、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
ジプロピレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメ
タノール、ビスフェノールＡのエチレンオキサイドまた
はプロピレンオキサイド付加物等の単独またはこれらの
混合物が用いられる。上記アミノアルコールとしては、
エタノールアミン，プロパノールアミン，ε−アミノヘ
キサノール等が挙げられる。また、上記グリコールの一
部をヘキサメチレンジアミン，イソホロンジアミン，キ
シリレンジアミン等のジアミンで置換することができ
る。さらに、ε−カプロラクトン等のラクトンモノマー
の開環重合で得られるラクトン系ポリエステルポリオー
ルも含まれる。
【００１２】ｂ）ポリカーボネートポリオールは、一般
には前記多価アルコールとエチレンカーボネート，ジメ
チルカーボネート，ジエチルカーボネート，ジフェニル
カーボネート等との脱アルコール反応などにより得られ
る。 ｃ）ポリブタジエン系ポリオールとしては、ポリマー主
鎖または末端に２個以上の水酸基が置換したポリブタジ
エンが挙げられる。 ｄ）ポリエーテルポリオールとしては、エチレンオキサ
イド，プロピレンオキサイド，テトラヒドロフラン等を
開環重合させて得られるポリエチレングリコール，ポリ
プロピレングリコール，ポリテトラメチレンエーテルポ
リオール等、これらポリエーテルポリオールやポリブタ
ジエン系ポリオールとのコポリマー、さらに前記ポリエ
ステルポリオールやポリカーボネートポリオールを共重
合成分としたポリエステルエーテルポリオールが挙げら
れる。これらの長鎖ポリオールは、３００〜１００００
の分子量範囲にあることが望ましい。鎖延長剤は、一般
に分子量３００未満の分子内に２個以上の活性水素を有
する化合物であって、前記長鎖ポリオールのポリオール
成分，ポリアミン成分，アミノアルコール成分等が用い
られる。この他に水，尿素も鎖延長剤として用いること
ができる。
【００１３】アミン変性ポリウレタン樹脂において、ア
ミン成分は、ポリマー主鎖を形成することが可能な塩基
性含窒素化合物であれば、特に限定されるものではな
い。中でも、前述したようなポリエステルポリオールお
よび／または鎖延長剤のアミノ基置換化合物と、有機ポ
リイソシアネートとの反応生成物が好ましく、ウレタン
ポリマー中にアミノ基の少なくとも１種が導入される。
また、アミン成分が第一級アミンや第二級アミンの場合
は、一部が有機ポリイソシアネートと反応するので、ア
セチル基，ベンゾイル基等でＮ−アシル化された長鎖ポ
リオールおよび／または鎖延長剤を反応原料として用
い、ポリウレタン化反応終了後に加水分解して脱アシル
化することが望ましい。具体的なアミン成分を例示する
と次のとおりであり、第三級アミン成分が好ましく用い
られる。
【００１４】第一級アミン成分としては、２−アミノ−
１，３−プロパンジオール、アミノメチルエチレングリ
コール、β−アミノエチルプロピレングリコール、４−
アミノ−１，２−ブタンジオール、２−アミノ−１，４
−ブタンジオール、５−アミノ−１，２−ペンタンジオ
ール、２−アミノ−１，５−ペンタンジオール、２−ア
ミノ−１，６−ヘキサンジオール、３−アミノ−１，６
−ヘキサンジオール、２−アミノ−１，７−ヘプタンジ
オール、２−アミノ−１，８−オクタンジオール、４−
アミノシクロヘキシルエチレングリコール、α−（４−
ヒドロキシシクロヘキシル）エタノールアミン、２−
（ｏ−アミノフェニル）−１，３−プロパンジオール、
２−（ｐ−アミノフェニル）−１，３−プロパンジオー
ル、２−（ｐ−アミノフェニル）−１，４−ブタンジオ
ール、ｐ−（２−ヒドロキシメチル−３−ヒドロキシプ
ロピル）アニリン、ｐ−（３−ヒドロキシメチル−４−
ヒドロキシブチル）アニリン等が挙げられる。
【００１５】第二級アミン成分としては、ジエタノール
アミン、ジプロパノールアミン、ジブタノールアミン、
ジヘキサノールアミン、ジオクタノールアミン、Ｎ−ヒ
ドロキシメチルエタノールアミン、Ｎ−（２−ヒドロキ
シプロピル）エタノールアミン、Ｎ−（２−ヒドロキシ
ブチル）エタノールアミン、Ｎ−（４−ヒドロキシブチ
ル）エタノールアミン、Ｎ−（２−ヒドロキシヘキシ
ル）エタノールアミン、Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシ
ル）エタノールアミン、Ｎ−（４−ヒドロキシシクロヘ
キシル）エタノールアミン、Ｎ−（ｏ−ヒドロキシフェ
ニル）エタノールアミン、Ｎ−（ｐ−ヒドロキシフェニ
ル）エタノールアミン、Ｎ−（ｐ−ヒドロキシベンジ
ル）エタノールアミン、Ｎ−（β−ヒドロキシフェニル
プロピル）エタノールアミン、Ｎ−メチル−ｐ−（２−
ヒドロキシメチル−３−ヒドロキシプロピル）アニリ
ン、Ｎ−メチル−ｐ−（３−ヒドロキシメチル−４−ヒ
ドロキシブチル）アニリン等が挙げられる。
【００１６】第三級アミン成分としては、Ｎ−メチルジ
メタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ
−メチルジプロパノールアミン、Ｎ−メチルジブタノー
ルアミン、Ｎ−メチルジヘキサノールアミン、Ｎ−メチ
ルジオクタノールアミン、これらのＮ−エチル置換化合
物、Ｎ−プロピル置換化合物、Ｎ−ブチル置換化合物、
Ｎ−フェニル置換化合物、３−ジメチルアミノ−１，２
−プロパンジオール、４−ジメチルアミノ−１，２−ブ
タンジオール、５−ジメチルアミノ−１，２−ペンタン
ジオール、これらのジエチルアミノ化合物、ｐ−（２−
ヒドロキシメチル−３−ヒドロキシプロピル）−Ｎ，Ｎ
−ジメチルアニリン、ｐ−（３−ヒドロキシメチル−４
−ヒドロキシブチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、こ
れらのジエチルアニリン化合物、トリフェニルアミン化
合物、Ｎ−（３−ジメチルアミノプロピル）ジイソプロ
パノールアミン等が挙げられる。
【００１７】以上の有機ポリイソシアネート、長鎖ポリ
オール、鎖延長剤およびアミン成分は、単独または２種
以上を混合して用いることができる。また、アミン成分
を導入した長鎖ポリオールも、３００〜１００００の分
子量範囲にあることが望ましい。アミン変性ウレタンポ
リマーは公知のポリウレタン化反応により製造すること
ができる。その際の触媒としては、トリエチルアミン等
の第三級アミン、酢酸カリウム，ステアリン酸亜鉛等の
カルボン酸金属塩、ジブチル錫ジラウレート，ジオクチ
ル錫ジラウレート，ジブチル錫オキサイド等の有機金属
化合物などが用いられる。また、ポリウレタン化反応
は、無溶剤下で反応原料および触媒等を混合して反応を
遂行させることもできるが、有機溶剤中で反応を遂行さ
せることが抵抗制御層を塗布法によって形成する上で有
利である。すなわち、ポリウレタン化反応の原料または
生成物の溶液に導電剤を添加し、更に必要に応じて前記
高分子材料をブレンドさせた後、得られた分散液の粘度
と固形分濃度に応じて、溶剤を加えて塗布しやすいよう
に希釈し、必要に応じて硬化剤を添加する。そして、得
られた塗布液を導電性弾性体層または中間層上に塗布し
た後、乾燥し硬化すれば、より簡便に抵抗制御層を形成
することができる。有機溶剤としては、ベンゼン，トル
エン，メチルエチルケトン（ＭＥＫ），メチルイソブチ
ルケトン，ジオキサン，酢酸エチル等の単独または混合
溶剤が用いられる。硬化剤としてはポリイソシアネート
系化合物が用いられ、分子末端にイソシアネート基を有
する低分子量の化合物が好適である。例えば、コロネー
トＬ，２０３０，ＨＸ，ＨＬ（日本ポリウレタン工業社
製）、デスモジュールＬ，Ｎ−３３００，ＨＴ（バイエ
ル社製）、タケネートＤ−１０２，Ｄ−１６０Ｎ，Ｄ−
１７０Ｎ（武田薬品社製）等が挙げられる。
【００１８】抵抗制御層の構成成分であるアミン変性ポ
リウレタン樹脂は、その１ｇ当たり０.０２〜１.０ミリmo
l 好ましくは０.１〜０.３ミリmol のアミン成分を分子内
に導入させておくことが適当である。上記アミン成分が
０．０２ミリmol 未満では、導電剤との酸塩基相互作用が
充分に行われず、そのため導電剤を抵抗制御層中に均一
に分散させることが困難となる。また、１.０ミリmolより
多く導入されると、有機ポリイソシアネートとの反応が
速やかに進行するため、抵抗制御層を形成する際に調製
される塗布液のポットライフが短くなり、実用的でな
い。
【００１９】抵抗制御層には、前記弾性体層に導電性を
付与する微粒子状粉末と同様の導電剤が分散される。た
だし、抵抗制御層中に分散する導電剤は、アミン変性ポ
リウレタン樹脂と相互作用を有するｐＨが６以下であ
り、中でもカーボンブラックが好適に用いられる。すな
わち、カーボンブラックは、酸化処理することによりｐ
Ｈ６以下に容易に調整することができるので、コスト的
に有利である。具体的なカーボンブラックとしては、キ
ャボット社から市販されている粒子径２４ｎｍ，吸油量
６０ml／100g，比表面積１３８ｍ2／ｇ，ｐＨ２.５に酸
化処理された Mogul-L、粒子径２５ｎｍ，吸油量６９ml
／100g，比表面積９６ｍ2 ／ｇ，ｐＨ４.０に酸化処理
された Regal-400R、粒子径１６ｎｍ，吸油量１０５ml
／100g，比表面積３４３ｍ2／ｇ，ｐＨ２.５に酸化処理
された Monarch1000等が挙げられる。なお、上記吸油量
は、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４-６ＴＴに従って、カーボンブ
ラック１００ｇに吸収されたジブチルフタレート量（ｍ
ｌ）で示される。
【００２０】アミン変性ポリウレタン樹脂にｐＨ６以下
のカーボンブラックを分散させた場合、ポリウレタン樹
脂のアミノ基とカーボンブラックの水酸基やカルボキシ
基等の官能基との酸塩基相互作用により、カーボンブラ
ックの分散性が飛躍的に向上する。同時に、この化学的
相互作用により、カーボンブラックの二次凝集が抑制さ
れるため、抵抗制御層の抵抗値のバラツキがなくなり、
帯電部材の抵抗均一性が飛躍的に向上する。また、後述
の配合量特性カーブ（図５）に示すように、カーボンブ
ラックの配合量が少ない領域ではカーボンブラック分散
のアミン変性ポリウレタン樹脂における体積固有抵抗率
は急激に変化する（不安定領域）が、カーボンブラック
の配合量がある量を超えると上記アミン変性ポリウレタ
ン樹脂の体積固有抵抗率は殆ど変化しなくなる（安定領
域）。本発明において、「安定領域」とは、アミン変性
ポリウレタン樹脂１００重量部に対してカーボンブラッ
クの配合量を１０重量部増加しても、上記樹脂の体積固
有抵抗率の低下が０．２桁（log Ωcm）以下に留まる領
域をいうことにする。したがって、カーボンブラックの
配合量は、体積固有抵抗率が殆ど変化しない安定領域に
あることが好ましく、特に安定領域の下限値付近が望ま
しい。
【００２１】抵抗制御層の体積固有抵抗率は、電圧１０
０Ｖ印加時に１０5〜１０11Ωcm の範囲さらには１０6
〜１０9Ωcmの範囲にあることが好ましい。体積固有抵
抗率が１０5Ωcm 未満であると、被帯電体表面に過剰電
流が流れ、被帯電体表面にピンホールが存在するような
場合リークが発生しやすくなる。一方、体積固有抵抗率
が１０11Ωcmより大きくなると、低電圧での被帯電体へ
の帯電が困難となり、帯電量の不足により画質欠陥が生
じるようになる。抵抗制御層の膜厚は１〜５０μｍの範
囲にあることが好ましい。膜厚が１μｍより薄いと、被
帯電体表面にリークが発生しやすくなる。一方、膜厚が
５０μｍより厚いと、既存の塗布法では重ね塗りをしな
ければ所定の塗膜を形成することが困難であり、たとえ
塗膜を形成しても膜厚ムラが発生してしまう。
【００２２】本発明の帯電部材において、必要に応じ
て、被帯電体表面へのブリードやタックの発生を防止す
るために表面に保護層を被覆してもよい。その場合、保
護層はポリアミド樹脂，アクリル樹脂，アクリル変性ポ
リアミド樹脂等の高分子材料から構成されることが好ま
しい。本発明の帯電部材は、外径が８〜１８ｍｍの範囲
にあればよく、１２〜１４ｍｍの範囲にあることが好ま
しい。また、その体積固有抵抗率は、１０5〜１０10Ωc
m の範囲にあることが好ましい。これは、前述した導電
性弾性体層の抵抗率と抵抗調整層の抵抗率および膜厚と
を適宜組み合わせることによって、上記範囲内に調整す
ることが可能である。帯電部材１の導電性基体１ａと被
帯電体（例えば図４に示す感光体１１）との間には電圧
が印加され、定電流制御を行うことが好ましい。
【００２３】以上、ロール状の帯電部材（帯電ロール）
について説明してきたが、本発明の帯電部材の形態は、
ブレード，ブラシあるいはベルト等であっても、本発明
は適用可能である。ブレード状帯電部材は、２層構造の
例が図２Ａに示されているように、厚さ方向に関して、
帯電部材２が押圧配置される被帯電体とは反対側面の導
電性弾性体層２ｂが、板状の導電性基体２ａに接着・固
定され、弾性体層２ｂ上に抵抗制御層２ｃが被覆されて
いる。また、ベルト状帯電部材の場合は、図２Ｂに示す
ように、矢印方向に移動する２層構造の帯電部材３が、
電極ロール（導電性基体）３ａとベルト搬送ロール４，
４′に張架され、電極ロール３ａにより被帯電体に押圧
される。このベルト状帯電部材３は、必ずしも移動させ
る必要はなく固定式のフィルム状帯電部材としてもよ
い。なお、各帯電部材の層構造は、前述した３層または
４層とすることもできる。本発明の帯電部材は、帯電器
以外にも転写器等に適用することができる。転写器にお
ける帯電部材として使用する場合は、帯電部材が用紙等
の転写材を介して感光体等の被帯電体に押圧され、その
体積固有抵抗率が １０7〜１０10Ωcmの範囲に調整され
る。
【００２４】本発明の帯電部材は次のような作用を奏す
る。アミン変性ポリウレタン樹脂は、そのポリマー主鎖
にアミノ基が置換していて、ｐＨ６以下のカーボンブラ
ック等の導電剤と酸塩基相互作用が働くため、導電剤の
分散性が飛躍的に向上する。この化学的相互作用は、導
電剤の物理的二次凝集力よりはるかに強いため、導電剤
同士の二次凝集が発達せず、抵抗制御層に導電剤が均一
に分散することになる。したがって、帯電部材の抵抗均
一性が飛躍的に向上する。その結果、抵抗の不均一に起
因する黒筋や白抜け等の画質欠陥が発生せず、しかも分
散助剤等を一切使用しないため、そのブリードによる被
帯電体表面へのタックや汚染に起因する画質欠陥も発生
するようなことがない。
【００２５】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。 （画像形成装置）図３は、図１に示す本発明の帯電部材
を帯電部に装着した画像形成装置の説明図である。図３
において、画像形成装置Ｕ本体内部には、矢印方向に回
転する円筒状の感光体（ドラム）１１が配置されてい
て、静電潜像担持体として機能する。画像形成装置Ｕ本
体内部の一側部には、感光体１１表面に静電潜像を書き
込むレーザ書込装置１２が配置されている。感光体１１
の周囲には、その回転方向に沿って、順次感光体１１表
面を一様に帯電する帯電器１３、上記静電潜像を可視化
する現像器１４、可視化されたトナー像を用紙（転写
材）に転写させる転写器１５、および感光体１１上の残
留トナーを除去するクリーニング装置１６が、それぞれ
配置されている。上記現像器１４はトナーを収納する容
器１４ａを備えている。この容器１４ａ内には、トナー
を撹拌する撹拌部材１４ｂ，１４ｂと、回転可能な現像
剤担持体１４ｃと、担持体１４ｃにトナーを供給するト
ナー供給ローラ１４ｄとが設けられている。現像剤担持
体１４ｃは、容器１４ａの開口部に臨んでいて、感光体
１１表面と僅かな間隙を介して容器１４ａに支持されて
いる。また、上記クリーニング装置１６はケーシング１
６ａを備えている。このケーシング１６ａには金属製の
ブレードホルダ１６ｂが固定され、その先端部にはクリ
ーニングブレード１６ｃが固着されている。クリーニン
グブレード１６ｃは、その先端のエッジ部が感光体１１
表面に当接している。
【００２６】画像形成装置Ｕ本体の下部には、用紙を収
容する給紙トレイ１７が配置されている。給紙トレイ１
７の端部上方には給紙トレイ１７から用紙を一枚ずつ取
り出す用紙取出ローラ１８が配置されている。用紙取出
ローラ１８の側部上方には、一対の用紙搬送ローラ１９
によって搬送される用紙をガイドする一対の用紙ガイド
２０が配置されている。画像形成装置Ｕ本体内部の他側
部上部には、加熱ロール２１ａおよび加圧ロール２１ｂ
を有する定着装置２１が配置されていて、定着装置２１
と前記転写器１５との間にはトナー像が転写された用紙
を搬送する搬送路２２が設けられている。また、定着装
置２１の上方には、一対の排出ローラ２３と、トナー像
が定着された用紙を定着装置２１から排出ローラ２３ま
でガイドする搬送路２４が設けられている。そして、画
像形成装置Ｕ本体の上面には、上記排出ローラ２３から
排出される用紙を載置する排出トレイ２５が形成されて
いる。
【００２７】（帯電器）図４は図３の要部拡大図であっ
て前記帯電器の構造を示す。図４において、帯電器１３
は前記帯電ロール１を備えている。帯電ロール１は、そ
の導電性基体１ａの両端部がクリーニング装置１６の前
記ケーシング１６ａに固定された支持部材３１により支
承されている。また、一端が支持部材３１に他端が基体
１ａの端部にそれぞれ固定された２つの加圧スプリング
３２の付勢力によって、帯電ロール１は感光体１１表面
に押圧され接触している。上記支持部材３１には金属製
のパッドホルダ３３が固定されていて、その先端部に固
着されたシート状のクリーニングパッド３４により、帯
電ロール１表面にトナーが極く僅かに付着してもこれを
取り除くようになっている。さらに、帯電ロール１の基
体１ａには、直列に接続した直流電源３５および交流電
源３６から重畳振動電圧が印加される。したがって、帯
電ロール１は、抵抗制御層１ｃと接触しながら所定の方
向に回転する感光体１１表面を一様に帯電処理すること
ができる。
【００２８】本発明における画像形成装置Ｕの作用は、
従来のものと同様であり、簡単に説明すると次のとおり
である。上述のように、重畳振動電圧が印加された帯電
ロール１によって、矢印方向に回転する感光体１１はそ
の表面が一様に帯電される。一様に帯電された感光体１
１はレーザ書込装置１２により静電潜像が書き込まれ
る。感光体１１上の静電潜像は現像器１４によりトナー
像に現像される。トナー像は転写器１５により給紙トレ
イ１７から搬送されてくる用紙に転写される。転写され
たトナー像が定着装置２１により定着された後、用紙は
排出ローラ２３により排出トレイ２５上に排出される。
また、上記トナー像が用紙に転写された後、感光体１１
表面に残留したトナーはクリーニング装置のブレード１
６ｃにより除去され、次の画像形成プロセスに備える。
【００２９】なお、以下の組成物の使用割合を示す
「部」は「重量部」を意味する。 実施例１ 導電剤としてカーボンブラックを配合したミラブルシリ
コーンゴムコンパウンド（ＳＥ４６３７：トーレダウコ
ーニング社製）１００部および過酸化物含有の加硫剤ペ
ースト（ＲＣ-４ ５０ＰＦＤ：トーレダウコーニング社
製）１．５部をオープンロールで１０分間混練して、カ
ーボンブラックが均一に分散したシリコーンゴム混練物
を調製した。次いで、予めプライマー処理された外径６
ｍｍのＳＵＳ製シャフト(１ａ)を内径１２ｍｍの円筒状
金型の中心に同心状に挿入・支持した。この金型のキャ
ビティ内に上記ゴム混練物を射出成形法により充填し、
金型温度１７０℃で３分間加熱して加硫成形して、外径
が１１.８ｍｍ（厚さ２.９ｍｍ）のカーボンブラック含
有のシリコーンゴム成形体を導電性弾性体層(１ｂ)とす
るロールを形成した。この弾性体層(１ｂ)の硬度はＪＩ
Ｓ Ａ で３５°であり、その体積固有抵抗率は５×１０
6Ωcm であった。また、ソックスレー法により、トルエ
ン溶剤で２４時間抽出処理を行ったところ、全抽出量は
２．５％であった。
【００３０】さらに、アミン変性されたポリウレタンを
ＭＥＫ／トルエン（１：１）の混合溶剤に溶解した固形
分１５重量％の塗料（ＸＮ２５８：日本ポリウレタン工
業社製）中の固形分１００部に、酸化処理されたｐＨ
２．５のカーボンブラック（前記 Mogul-L）７５部を添
加した。次いで、サンドグラインダーミルで６時間分散
処理した後、イソシアネート系硬化剤（コロネート３０
４１：日本ポリウレタン工業社製）１０部を添加し、撹
拌・混合して塗布液を調製した。上記アミン変性された
ポリウレタンは、有機ポリイソシアネートとしてジフェ
ニルメタン−４，４′−ジイソシアネート、長鎖ポリオ
ールとして１，４−ブタンジオール／アジピン酸および
１，６−ヘキサンジオール／イソフタル酸の各ポリエス
テルポリオール、鎖延長剤として１，４−ブタンジオー
ルおよびＮ−メチルジエタノールアミンからの反応生成
物であり、アミン成分のＮ−メチルジエタノールアミン
を０.１５ミリmol／ｇ含有する。得られた塗布液を浸漬塗
布法により引き上げ速度３００ｍｍ／min で前記弾性体
層(１ｂ)の外周面に塗布した。風乾による指触乾燥後、
１２０℃のオーブン中で３０分間加熱してアミン変性ポ
リウレタン樹脂を硬化させ、弾性体層(１ｂ)上に均一な
硬化膜からなる膜厚６μｍの抵抗制御層(１ｃ)を形成し
た。このようにして、帯電ロール(１)を製造した。
【００３１】実施例２ カーボンブラックとして酸化処理されたｐＨ４．０の前
記 Regal-400R を用いた以外は、実施例１と同様にして
帯電ロールを製造した。 実施例３ カーボンブラックとして酸化処理されたｐＨ２．５の前
記 Monarch1000を用いた以外は、実施例１と同様にして
帯電ロールを製造した。
【００３２】比較例１ 導電剤を粒子径２４ｎｍ，吸油量６０ml／100g，比表面
積１１２ｍ2／ｇ でｐＨ７．５のカーボンブラックに代
えた以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを製造し
た。 比較例２ ポリオール成分としてアミン変性されてない以外は同じ
ポリエステルポリオールを用い、実施例１と同様にして
帯電ロールを製造した。 比較例３ ポリエステルポリオール１００部に対してアルキルスル
ホン酸塩系の分散助剤５部を添加した以外は、比較例２
と同様にして帯電ロールを製造した。
【００３３】各実施例および比較例において調製された
塗布液について、二次凝集したカーボンブラックの重量
分布平均粒径をレーザ粒径解析装置（ ＰＡＲ−III：大
塚電子社製）で測定した。この重量分布平均粒径と各実
施例および比較例における抵抗制御層の構成を下記の表
１に示す。
【表１】
【００３４】（体積固有抵抗率の測定と画像評価試験）
まず、各帯電ロールの導電性を測定するために、直径１
０ｍｍ，幅３．５ｍｍの円筒状電極を荷重３０ｇで帯電
ロール外周上に押し当て、帯電ロールのシャフト(１ａ)
と上記電極との間に１００Ｖの電圧を印加し、ロールを
１回転させながら２°毎に１８０点の抵抗値を測定し
た。これを１本のロールにつき３箇所測定して、その平
均抵抗値（log Ωcm）を求めた。また、測定された抵抗
値（１８０×３）の最大値と最小値の差（log Ωcm）を
「抵抗バラツキ」とした。次に、各帯電ロールを静電記
録式プリンター（ＸＰ−１０：富士ゼロックス社製）に
おける帯電器(１３)に装着した。このプリンターには、
直列接続された−３５０Ｖの直流電源(３５)とピーク間
電圧（ＶP-P）１.７ｋＶの交流電源(３６)との重畳振動
電圧が帯電部材のシャフト(１ａ)に印加される。また、
帯電処理後のプロセスは常法に従って用紙上に画像を形
成した。このような画像評価試験を常温常湿，低温低湿
（１０℃／１５％ＲＨ）および高温高湿（３５℃／８５
％ＲＨ）の環境下で行って、帯電性能の環境依存性を評
価した。さらに、ブリード性を評価するために、４５℃
／９５％ＲＨの環境下に１ヶ月間放置した後、各帯電ロ
ールを上記プリンターに装着して画像を形成し、感光体
（ＯＰＣ）表面へのブリード物による画質欠陥の発生の
有無を評価した。それらの評価結果を下記の表２に示
す。なお、表２中の○印は良好な結果が得られたことを
示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】図５は、実施例１で用いたアミン変性ポリ
ウレタン樹脂１００部に対してカーボンブラック（前記
Mogul-L）の配合量を変化させたとき、カーボンブラッ
ク分散アミン変性ポリウレタン樹脂の体積固有抵抗率の
変化を示す「体積固有抵抗率の配合量特性カーブ」であ
る。この配合量特性カーブに示すように、カーボンブラ
ックの配合量が４０部以上になると、体積固有抵抗率は
殆ど低下しなくなり、配合量５３部以上で前記安定領域
となる。このように、本発明は、特定のアミン変性ポリ
ウレタン樹脂とカーボンブラックとの組合せによって変
化するものの、１０7.2Ωcm 付近に抵抗制御層における
体積固有抵抗率の安定領域が存在するので、抵抗値にバ
ラツキのない帯電部材を容易に得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】本発明の帯電部材は、導電剤を抵抗制御
層に均一に分散させることができるため、抵抗の均一性
に優れ、低温低湿および高温高湿のいずれの環境におい
ても抵抗の不均一に起因する画質欠陥の発生がない。し
かも、アミン変性ポリウレタン樹脂および導電剤以外の
物質が抵抗制御層に含まれないため、被帯電体表面への
ブリード物による汚染の恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは本発明の一実施例として示す２層構
造の帯電部材の斜視図であり、図１Ｂはその断面図であ
る。
【図２】 図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ異なるタイプ
の本発明の帯電部材の説明図である。
【図３】 本発明の帯電部材を装着した画像形成装置の
説明図である。
【図４】 図３に示す帯電器の要部拡大図である。
【図５】 カーボンブラック分散のアミン変性ポリウレ
タン樹脂の体積固有抵抗率を示す配合量特性カーブであ
る。
【符号の説明】
１〜３…帯電部材、１ａ〜３ａ…導電性基体、１ｂ，２
ｂ…導電性弾性体層、１ｃ，２ｃ…抵抗制御層、１１…
被帯電体（感光体）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−301267（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−295335（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−261542（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−54836（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−134515（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−148997（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−175264（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03G 15/02 101 G03G 15/16 103 G03G 21/06 F16C 13/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被帯電体表面に押圧させた状態で電圧を
    印加して被帯電体表面を帯電する導電性部材であって、
    該導電性部材は導電性基体上に形成された導電性弾性体
    層と該弾性体層を被覆する抵抗制御層との少なくとも２
    層構造からなり、上記抵抗制御層は、アミン変性ポリウ
    レタン樹脂をベースポリマーとして、これにｐＨ６以下
    の導電剤が分散していることを特徴とする帯電部材。
  2. 【請求項２】 前記導電剤がカーボンブラックである請
    求項１記載の帯電部材。
  3. 【請求項３】 前記アミン変性ポリウレタン樹脂は有機
    ポリイソシアネートと長鎖ポリオールまたはこれらと更
    に鎖延長剤との反応生成物であり、上記長鎖ポリオール
    として用いられるポリエステルポリオールおよび鎖延長
    剤の少なくとも一方にアミン成分をアミン変性ポリウレ
    タン樹脂１ｇ当たり０.０２〜１.０ミリmol 有する請求項
    ２記載の帯電部材。
  4. 【請求項４】 前記カーボンブラックが分散したアミン
    変性ポリウレタン樹脂の体積固有抵抗率とカーボンブラ
    ックの配合量との配合量特性カーブにおいて、カーボン
    ブラックの配合量が上記体積固有抵抗率が殆ど変化しな
    い安定領域にある請求項２記載の帯電部材。
  5. 【請求項５】 前記抵抗制御層の膜厚が１〜５０μｍの
    範囲にある請求項２記載の帯電部材。
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