JP3124340B2 - 帯電体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機などに
用いられる感光ドラムや転写搬送ベルトに一様な帯電を
付与するために用いられる帯電体に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】電子
写真複写機は、感光体の表面に原稿像を静電潜像として
形成し、これにトナーを付着させてトナー像を形成し、
このトナー像を記録紙に転写することによって複写を行
なうものである。このばあい、感光体表面に対する静電
潜像の形成は、あらかじめ感光体表面を帯電させ、その
帯電部分に原稿像を光学系を介して投射し、光の通った
部分の帯電を消すことによって行なわれている。

【０００３】前記静電潜像の形成に先立って感光体表面
を帯電させる方式として、従来、感光体表面に対してコ
ロナ放電器からコロナ放電を施して帯電処理するコロナ
放電方式が採用されていた。この方式では、一般に５〜
10kVという高圧電源を使用するため、万全の安全策をと
る必要があるうえ、放電に伴い有害なオゾンを発生する
という難点がある。

【０００４】そこで、現在では米国特許第 2934650号明
細書に開示されているように、ローラ形状の帯電体（帯
電ローラ）やベルト形状の帯電体（帯電ベルト）を用い
て感光体を帯電させる、接触帯電方式が採用されてい
る。この方式は図５または図６に示すように、１〜２kV
程度の直流電圧を外部の電源13から印加した帯電ローラ
10または帯電ベルト14を、被帯電体であるドラム状電子
写真感光体11の感光層12の表面に接触させることによっ
て、感光層12を所定の電位に帯電させる方式である。帯
電体としてブレード形状のものを用いるばあいもある。

【０００５】前記図５および図６は帯電ローラまたは帯
電ベルトを適用した電子写真複写機の接触帯電装置の概
略断面図であり、図５に示す装置では、ドラム状電子写
真感光体11は矢印ａで示す方向に所定の速度で面移動
し、一方、感光層12には帯電ローラ10が所定の圧力をも
って接触し、感光体の回転に伴って矢印ｂで示す方向に
従動して回転する。電源13は、直流電圧または直流電圧
と交流電圧とを重畳した電圧を帯電体に印加する。

【０００６】図６に示す装置では、回転軸15に電圧を印
加することによって、帯電ベルト14を介してドラム状電
子写真感光体11表面の感光層12に電荷が与えられ、帯電
せしめられる。

【０００７】感光体の表面に形成された感光層12は有機
半導体、アモルファスシリコン、セレン、酸化亜鉛など
を含む光導電性半導体材料からなるが、該感光層の帯電
の安定性は画像の品質に大きく影響するため、帯電ロー
ラや帯電ベルトなどが感光体に安定に接触することが必
要である。

【０００８】帯電ローラを用いた方法では、表面に弾性
体などを用いて感光体との接触面積を大きくすることに
よって安定に帯電するようにされている。このためロー
ラを構成する弾性体などの硬度が低いことが望ましい。

【０００９】また、帯電ベルトを用いた方法では、複数
の回転軸で駆動される帯電ベルトを感光体にはわせるこ
とによって感光体との接触面積が大きくなるようにして
いる。この帯電ベルトは感光体に密着し、また感光体に
傷をつけないように材質の硬度が低いことが望ましい。

【００１０】すなわち、帯電ローラを用いるばあいも帯
電ベルトを用いるばあいもともにその材質としては柔軟
性が要求され、硬度が低いことが望ましい。前記柔軟性
および低硬度を満たす材料としては、一般にゴムなどの
弾性体材料があげられる。

【００１１】さらに、帯電体を構成する材料（以下、帯
電部材ともいう）に要求される性能の１つとして電気抵
抗がある。これは帯電のレベルおよび帯電の均一性に深
く係わってくるものであり、もし抵抗が高すぎると帯電
しなくなり、抵抗が低すぎると感光体を絶縁破壊させた
り、帯電が不安定になったり、画像にムラが生じたりす
るほか、感光体にピンホールがあるとその部分に電流が
集中してリークがおこり、その結果、画像にスジが現わ
れたりする。このため帯電部材の電気抵抗は、感光体や
使用システムにより異なるが、ほぼ10⁶ 〜10⁹ Ωの半導
電性領域といえる範囲のかなり狭い範囲に設定しなけれ
ばならない。

【００１２】以上のように、帯電部材としては、好まし
い範囲の電気抵抗を有する、換言すれば半導電性を有す
る弾性体材料を使用するのが一般に適している。

【００１３】前記半導電性の弾性体材料をうる方法とし
ては、弾性体材料に導電性能を有する微粒子を分散させ
るのが一般的であり、このような導電性の微粒子として
一般にカーボンブラックが用いられる。

【００１４】この際カーボンブラックに代えてグラファ
イトや無機の導電性微粒子、金属の微粒子などを用いて
所定の半導電性しようとすると、それらの高充填が必要
となって弾性体が硬くなってしまうばかりか補強性もな
く脆くなってしまうという問題が生じる。

【００１５】しかしながら、カーボンブラックを用いて
前記のような半導電性のレベルに電気抵抗を調節するの
はつぎの理由で大変な困難を伴なう。

【００１６】すなわち、一般にこの電気抵抗の領域は、
カーボンブラックのほんの少しの量の違いで抵抗が大幅
に変ったり、配合量が同一でも加工方法の違いで抵抗が
大幅に変る領域であり、非常に作りにくい領域である。
さらに加硫時における粘度低下時に、いったん分散した
カーボンブラックの粒子が再凝集を起こしてしまい、こ
の影響によっても電気抵抗にバラツキが生じる。

【００１７】前記のように、半導電性のレベルに電気抵
抗を調節した弾性体材料をうるのは理論上はたやすい
が、実際に安定した製品を作るのはロット内、ロット間
のバラツキが大きく非常に困難なのである。

【００１８】この問題を解決するために目的とする電気
抵抗よりも小さい電気抵抗の材料を軸とし、その外層に
別のより大きな電気抵抗を有する薄層を形成するなど、
複層にして目的とする電気抵抗をえようとする考え方が
ある。

【００１９】しかしながら、このようなやり方では構成
が複雑になってしまう。また、複層にして電気抵抗を制
御しようとするばあい、外層に用いるポリマーは、ポリ
マーの中では電気抵抗の低いものを用いる必要があり、
そのような体積固有抵抗の比較的低い10¹⁰Ωcm程度のポ
リマーの代表例としては、ナイロン、ポリウレタン、ポ
リアクリロニトリルやそれらの共重合体などがあげられ
る。しかしながら、これらのポリマーはいずれも極性の
高いポリマーであって、温度、湿度などに大変影響をう
けやすく、その設置環境によって電気抵抗が変化してし
まうという欠点を有する。

【００２０】なお、ポリエチレンのような体積固有抵抗
が10¹⁶Ωcm程度の一般的なポリマーを使用するばあい、
どんなに薄く用いてもシャフトから最外層までの電気抵
抗を10⁶ 〜10⁹ Ω程度にすることは不可能である。

【００２１】以上のような事情により、現在安定した品
質の帯電体を安定してうることは、大変困難なことであ
り、好ましい電気抵抗値を有し、温度や湿度の影響も受
け難く、かつ安定して生産可能な帯電体の出現が待ち望
まれているのが実情である。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記実情に
鑑み、鋭意研究を重ねた結果、マトリックスポリマー中
に導電性物質を均一に分散、安定させた、好ましい電気
抵抗を有する弾性体を安定してうることに成功し、本発
明を完成するに至った。

【００２３】すなわち、本発明は、弾性体マトリックス
ポリマー中に、導電性物質と、前記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し、前記導電性物質
と化学的な相互作用を有する物質が、分子鎖末端または
分子鎖内に官能基を含むポリマーまたはオリゴマーであ
る帯電体に関する。

【００２４】

【作用】導電性物質とともに、導電性物質と化学的な相
互作用を有する特定の物質（分散安定剤）を弾性体マト
リックスポリマー中に含有させると、導電性物質の表面
が分散安定剤で覆われたり、導電性物質とマトリックス
ポリマーとが橋架けされたりし、該導電性物質同士の相
互作用が弱くなって、導電性物質のマトリックスポリマ
ー中での分散が容易になると同時に再凝集しにくくな
る。また、分散安定剤により導電通路の形成が阻害され
るが、その阻害のされかたが均一なものとなり、全体と
して安定な抵抗がえられる。その結果、電気抵抗の安定
した半導電性弾性体層が形成される。

【００２５】

【実施例】本発明の帯電体は、導電性物質と、導電性物
質と化学的な相互作用を有する特定の分散安定剤とを弾
性体マトリックスポリマー中に含有する半導電性弾性体
層を有するものである。

【００２６】前記導電性物質はマトリックスポリマー中
に分散して、これに適度の導電性を与えるものであっ
て、主としてカーボンブラックが使用される。これは、
カーボンブラックは粒子径が細かく、またストラクチャ
ーが発達して導電通路を形成するため、適切な材料を選
択すれば低い充填率で導電性がえられ、補強性、さらに
はコストの低い点なども優れているためである。

【００２７】前記カーボンブラックには、その原料、製
法などによって種々のサイズ、特性を有するものがある
が、本発明においては表面にフェノール性の水酸基やカ
ルボキシル基、２重結合などの官能基が存在し、とくに
ストラクチャーが発達し、粒径の比較的小さい、少ない
量で導電がえられる導電性カーボンが好ましい。

【００２８】前記導電性物質としてはカーボンブラック
のほかに必要に応じて金属粉末、無機半導電性微粒子、
導電性繊維など、一般の導電性を有する材料を併用して
もよい。このばあい、それらの使用量はカーボンブラッ
ク100 部（重量部、以下同様）に対して500 部以下が好
ましい。

【００２９】前記導電性物質と化学的な相互作用を有す
る特定の物質（分散安定剤）とは、前記のごとき導電性
物質と、たとえば化学結合（共有結合、水素結合、イオ
ン結合など）などの化学的な相互作用により結合し、マ
トリックスポリマー中に分散した導電性物質の再凝集を
防止し、分散を安定化し、電気抵抗の調節を容易にする
作用を有する特定の物質である。そのような特定の物質
の具体例としては、下記(1)に示すものがあげられる。
なお、下記(2)に示すものも使用することができるが、
これ単独で使用するばあい、本発明の範囲には含まれな
い。

【００３０】(1) 分子鎖末端または分子鎖内に、官能基
を含むポリマー、オリゴマー（以下、変性ポリマーなど
ともいう）。

【００３１】前記変性ポリマーなどの官能基は導電性物
質表面の官能基と化学的な相互作用、好ましくは強い相
互作用を有するため、変性ポリマーなどが導電性物質表
面を覆うかたちとなり、マトリックスポリマー中に分散
された導電性物質同士の凝集を防止する。さらに変性ポ
リマーなどとしてマトリックスポリマーと相溶性を有す
るなど親和性が高いものを選択するのが好ましく、その
結果マトリックスポリマーと導電性物質との相互作用が
間接的に増すことになり、マトリックスポリマー中の導
電性物質の分散はなお一層安定化される。

【００３２】前記変性ポリマーなどの分子鎖末端または
分子鎖内に存在する官能基としては、たとえば導電性物
質がカーボンブラックのばあい、カーボンブラック表面
の官能基がフェノール性の水酸基、カルボキシル基など
であるので、これらの官能基と化学的な相互作用を有す
る、たとえば反応するものであればよい。このような官
能基の具体例としては、水酸基、カルボキシル基、アミ
ノ基、ニトロ基などがあげられる。

【００３３】前記変性ポリマーなどは、導電性物質の分
散安定性の点から官能基以外のポリマーあるいはオリゴ
マー主鎖がマトリックスポリマーにできるだけ似ている
分子構造、つまり相溶性のよい分子構造を有するものが
好ましい。

【００３４】前記変性ポリマーなどの分子量は、1000以
上が望ましい（オリゴマーは分子量数千までを含む）。
これより分子量が小さいと導電性物質の表面を一定の層
となるように覆うことが困難となる。

【００３５】前記変性ポリマーなどの例としては、たと
えば導電性物質がカーボンブラックのばあい、たとえば
末端水酸基ポリエチレン、末端水酸基ポリプロピレン、
末端水酸基ポリブタジエンなどの末端水酸基ポリオレフ
ィンや、末端アミノ基ポリオレフィン、末端カルボキシ
ル基ポリオレフィンなどがあげられるが、その他スルホ
ン基、ハロゲン化アリル基、ハロゲン化アルキル基、ハ
ロゲン化アシル基、ニトロ基、アミド基、ウレタン基、
エーテル基、カルボニル基、イミノ基、シアノ基、エポ
キシド基、これらの同族系の基またはこれらのイオンな
どを有するポリマーやオリゴマーも使用しうる。さらに
前記以外の末端に極性基、反応性基をもつポリマーなど
も使用可能である。

【００３６】導電性物質としてカーボンブラックとカー
ボンブラック以外のたとえば無機導電性粒子とを併用す
るばあいも、同様のものが用いられる。いずれにせよ、
その導電性物質の表面に出ている官能基と強い相互作用
を有するものが好ましい。

【００３７】(2) 導電性物質と化学的に結合し、マトリ
ックスポリマーと化学的および（または）物理的に結合
しうるカップリング剤など。

【００３８】前記のタイプの物質は一般的なカップリン
グ剤でもよいが、導電性物質表面の官能基と反応するも
のが好ましく、具体例としてはシラン系やチタン系など
の市販のカップリング剤などがあげられる。さらに導電
性物質とマトリックスポリマーのどちらとも化学的に反
応し架橋構造を形成するものが一層好ましい。

【００３９】このような物質の具体例としては、たとえ
ば導電性物質がカーボンブラックのばあい、ジニトロジ
アミンなどがあげられる。ジニトロジアミンは140 ℃前
後の高温でラジカル解裂してバイラジカルが生成し、こ
れらがマトリックスポリマーおよびカーボンブラックと
を化学的に結合して架橋することにより再凝集を防ぎ、
分散の安定性を改良するものと考えられる。導電性物質
にカーボンブラック以外のたとえば無機導電粒子などを
併用したばあいには一般的なシランカップリング剤やチ
タンカップリング剤も使用できる。

【００４０】(1)のタイプの物質は(2)のタイプの物質と
組合わせて用いてもよく、また単独で使用してもよい。

【００４１】図３は分散安定剤として官能基を有するポ
リマーを、導電性物質としてカーボンブラックを用いた
ばあいの分散安定化の機構の説明図である。図３に示す
ように、カーボンブラック粒子５と分散安定剤６とをマ
トリックスポリマー９中に分散すると、マトリックスポ
リマー９中ではカーボンブラック粒子５の表面上の官能
基と、分散安定剤６中の官能基７とが化学的に強固に相
互作用を起す結果、分散安定剤６がカーボンブラック５
の表面を覆うかたちとなり、かつ分散安定剤６の主鎖８
は周囲のマトリックスポリマー９との高い親和性によっ
てマトリックスポリマー９中に分散し、結果としてカー
ボンブラック５の分散が果たされる。

【００４２】図４は分散安定剤を使用しなかったばあい
のマトリックスポリマー９中でのカーボンブラック５の
分散状態の説明図である。このばあいにはカーボンブラ
ック粒子５同士が再凝集する結果、その分散状態は非常
にわるいものとなってしまっている。

【００４３】本発明に用いる弾性体マトリックスポリマ
ーは、ゴム弾性を有する広範囲の材料から使用環境、使
用条件、さらには分散安定剤との相溶性、反応性などを
考慮して選択される。

【００４４】前記マトリックスポリマーとしては、たと
えば天然ゴム、スチレン- ブタジエンゴム、アクリロニ
トリル- ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレン
ゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレン- プロ
ピレンゴムなどのゴムがあげられる。これらのうちで
も、硬度などの点を考慮すると、低結晶性のゴム材を選
ぶことが好ましい。

【００４５】なお、硬度を下げるために可塑剤などを添
加してもよいが、経時変化および環境変化などによって
感光体を汚染するおそれのある物質の表面への析出など
が起こらないようなものを使用するのが好ましい。さら
に圧縮によるゴムの永久歪が大きく、感光体に押しつけ
られる時間が長くなるばあいには、ローラの外周円の形
状が変化するおそれがあるので、この点についても永久
歪の小さいゴム（たとえばEPDM、NBR 、加硫系ゴムな
ど）を使用することが好ましい。

【００４６】本発明に用いる半導電性弾性体の電気抵抗
はおおむね10⁵〜10¹⁰Ωcm、好ましくは10⁶ 〜10⁸ Ωcm
に設定される。ただしこの値はどのような条件で帯電を
行なうか、たとえば感光体の種類や感光体と帯電体間の
電圧などによってかなり違ってくるのでそれぞれの条件
に応じて適宜選択される。基本的に電気抵抗の調整方法
は導電付与材料の量を変えることによって行なわれる。

【００４７】また、半導電性弾性体の硬度は感光体との
密着性を高めるとともに感光体を傷つけないようにでき
るだけ小さくすることが望ましく、70度(JIS A）以下、
その中でも40度以下が好ましい。

【００４８】前記半導電性弾性体における導電性物質の
含有量は、導電性物質の種類、性質（官能基の種類、量
など）、形状（表面積など）、組み合わせて使用する分
散安定剤の種類などによって異なるので、一概に言うこ
とはできない。カーボンブラックのばあいマトリックス
ポリマー 100部に対して10〜30部程度が好ましいばあい
が多いが、 100部程度を必要とするばあいもある。たと
えばカーボンブラックが算術平均粒子径25nm、DBP 吸油
量155ml/100g、 N₂ 吸着比表面積215m² /gのもの（たと
えば東海カーボン（株）製のトーカブラック#5500 な
ど）のばあいは10〜30部程度であるが、算術平均粒子径
55nm、DBP 吸油量140ml/100g、 N₂ 吸着比表面積 32m²
/gのもの（たとえば東海カーボン（株）製、トーカブラ
ック#4300）のばあいは40〜60部程度が用いられる。

【００４９】前記半導電性弾性体における分散安定剤の
使用量も導電性物質のばあいと同様に一概には言い難
い。 (1)のタイプの物質のばあい、導電性物質がカーボ
ンブラックのばあいで、通常カーボンブラック 100部に
対して 0.1〜10部、好ましくは0.5 〜５部の範囲であ
る。たとえばカーボンブラックに前記トーカブラック#5
500 を用いたときの分散安定剤として、分子末端NH変性
ワックスを使用したばあい、カーボンブラック100 部に
つき１〜10部が用いられる。

【００５０】(2) のタイプの物質のばあい、通常は導電
剤 100部に対して 0.1〜10部、好ましくは１〜５部程度
が用いられるが、その種類や導電性物質の種類などによ
って種々の値をとりうるので、必ずしもこの範囲とは限
らない。具体例としては、算術平均粒子径25nm、 DBP吸
油量155ml/100g、 N₂ 吸着比表面積215m² /gのカーボン
ブラック（トーカブラック#5500 ）の分散安定剤として
スミファイン1162を使用したばあいはカーボンブラック
100部に対して10〜30部で使用され、算術平均粒子径55
nm、 DBP吸油量140ml/100g、 N₂ 吸着比表面積 32m² /g
のカーボンブラック（トーカブラック#4300 ）を使用し
たばあいには40〜60部の範囲となる。

【００５１】分散安定剤は一般に少量の使用で効果のあ
るものが好ましく、量が多くなると表面に移行したり、
半導電性弾性体の物理的性質の低下につながったりする
ので好ましくない。

【００５２】前記マトリックスポリマー中に導電性物質
および分散安定剤を含有する半導電性弾性体の調製方法
は分散安定剤のタイプにより異なる。

【００５３】たとえば分散安定剤として(1) のタイプの
物質を、導電性物質としてカーボンブラックを使用する
ばあい、マトリックスポリマー中に両者を同時に加えて
混練するだけでよいが、あらかじめカーボンブラックと
分散安定剤とを混合し、分散安定剤をカーボンブラック
の表面に吸着させておき、そののちマトリックスポリマ
ー中に分散させるばあいには、カーボンブラックの表面
に分散安定剤がより効果的に吸着される。

【００５４】また、分散安定剤として (2)のタイプの物
質であるカップリング剤を、導電性物質としてカーボン
ブラックを使用するばあい、前記と同様にマトリックス
ポリマー中にカーボンブラックとともにカップリング剤
を入れ、混練を行なってもよいが、まずカーボンブラッ
クと少量のマトリックスポリマーとカップリング剤とを
混練するとともに温度を上昇させて反応をおこさせ、架
橋構造を生成させてからあらためてそれをマトリックス
ポリマー中に分散させる方法がより好ましい。

【００５５】前記半導電性弾性体の層を有する本発明の
帯電体は、たとえば図１に示すような帯電ローラや、図
２に示すような帯電ベルトの形状をとる。帯電体はこれ
らの形状のものに限定されず、その使用箇所に適したた
とえばブレードの形状であってもよい。

【００５６】図１に示す帯電ローラでは、芯棒１の外表
面に半導電性弾性体層２が同心円状に形成されている。
帯電ローラのばあい、半導電性弾性体層の厚さは通常１
〜10mmである。

【００５７】芯棒１は金属またはそれに準ずる導電体か
らなる。

【００５８】前記ローラ形状の帯電体は、たとえば金属
シャフトの外周に導電性接着剤を塗布し、これを金型に
入れ、前記半導電性弾性体となる組成物を添加し、必要
に応じて加硫したのち脱型し、研磨することにより製造
される。

【００５９】図２に示すベルト形状の帯電体では、ベル
トの内側に導電層３が設けられ、その外周に半導電性弾
性体層２が設けられている。ベルトは二本以上の回転軸
４によって駆動され、その回転軸４を一部導電性にする
ことによりベルトに電圧をかけることができる。

【００６０】導電層３の外周を形成する半導電性弾性体
層２の厚さは、ベルトに要求される電気抵抗と、半導電
性弾性体層を形成する材料の電気抵抗とによって決定さ
れ、本質的には他の要因の影響を受けない。しかし、実
際的には摩耗や擦傷の発生を考慮する必要があるので、
0.5mm 以上の厚さがあることが好ましい。また、ベルト
形状の帯電体の半導電性弾性体層２の電気抵抗は10⁵ 〜
10¹²Ωcm程度が好ましい。

【００６１】導電層３としては、金属、導電性フィラー
などを分散させたプラスチック、ゴム材料などからなる
ものを適宜使用すればよい。導電層３はフィルム状の平
滑性は必須ではなく、たとえば導電性繊維の織物や、コ
ード状物をラセン形に巻きつけたものでもよい。また、
ジョイントベルト、シームレスベルトのいずれでもよ
い。

【００６２】前記帯電ベルトは図２に示すような２層構
造のベルトの他、導電層３のない単層構造のベルトであ
ってもよい。

【００６３】ベルト形状の半導電性弾性体層の作製方法
としては一般的な押出成形法などにより行なえばよい
が、できるだけ継ぎ目や継ぎ目の段差をなくすようにす
ることが好ましい。

【００６４】以上のように、本発明の帯電体に用いる半
導電性弾性体層においては、たとえば分散安定剤として
変性ポリマー、オリゴマーなどからなる分散安定剤を用
いたばあいには、それらが導電性物質を覆い、この覆わ
れた導電性物質同士の反発作用、変性ポリマーなどとマ
トリックスポリマーなどとの親和性により、また分散安
定剤としてカップリング剤を用いたばあいには、導電性
物質とマトリックスポリマーとの間の橋架け作用によっ
て、導電性物質同士の再凝集が防止され、安定した分散
状態となる。この結果、全体として安定な半導電性の電
気抵抗がえられる。したがって従来技術のごとく複層構
造をとることなく初期の性能をうることができた。

【００６５】このように安定した電気抵抗を有する半導
電性弾性体層一層を有する本発明の帯電体を使用する
と、帯電量の安定したしかも均一な帯電が感光体上に実
現され、たとえば電子写真複写機に用いたばあい画像に
むらが生じなくなり、また電気抵抗が低くなりすぎるた
めに起こる感光体への絶縁破壊も防ぐことができる。

【００６６】以下に実施例に基づき本発明の帯電体をさ
らに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定される
ものではない。

【００６７】実施例１ EPDM（日本合成ゴム（株）製、EP-11 ） 100部、カーボ
ンブラック（東海カーボン（株）製、トーカブラック＃
5500）25部、分散安定剤として分子末端変性ワックス
（三洋化成工業（株）製、MP-1049 ）５部および加硫剤
としてパークミルＤ（ジクミルパーオキサイド） 2.7部
とアクリルエステルＥＤ（エチレングリコールジメタク
リレート） 2.0部を50〜80℃で10分間混練してゴム組成
物を調製した。ついで直径６mm、長さ238mm のステンレ
スシャフトの突出させる軸部を除く外周部に導電性接着
剤を塗布し、その上からゴム組成物を巻きつけ、金型に
入れて160 ℃、20分間の条件で加硫した。そののち脱型
し、研摩して、長さ224mm 、肉厚３mmの半導電性弾性体
層を有する帯電ローラを作製した。同様にして合計６個
の帯電ローラを作製した。

【００６８】えられた各帯電ローラの電気抵抗を、絶縁
抵抗計を用いてシャフト- 表面間の体積抵抗を測定する
ことにより調べ、そのバラツキを求めたところ、シャフ
ト軸方向、周方向の電気抵抗のバラツキは、表１に示す
ようにいずれもひと桁以内におさまっていた。

【００６９】なお、以下の実験から本実施例の帯電ロー
ラの半導電性帯電体層は、分散安定剤とカーボンブラッ
クとが化学的相互作をしているということができる。

【００７０】(A) カーボンブラック、ゴム、分散安定剤
の混練物を、加硫することなく溶剤（ゴムがEPDMのばあ
いは熱トルエン）に溶解し、カーボンブラックだけをと
りだした。溶剤は多く使用しカーボンブラックの洗浄を
含めた。

【００７１】えられたカーボンブラックを再び新らしい
前記溶剤に混合したところ、カーボンブラックの沈降速
度は、分散安定剤を含まない同様の系の処理でえられた
カーボンブラックに比べて低下した。このことは分散安
定剤がカーボンブラックの表面に、溶剤によっては除か
れない状態で、すなわち化学的な相互作用でもって、結
合していることを示している。

【００７２】(B) また、カーボンブラックと分散安定剤
としての分子末端変性ワックスの混合物をワックスの溶
剤に添加した。添加量はカーボンブラック、ワックスそ
れぞれが１％未満となる量であった。この際のカーボン
ブラックの沈降速度は、分散安定剤を加えないばあいの
カーボンブラックに比べて1/10以下であった。これはカ
ーボンブラックと分散安定剤である分子末端変性ワック
スとの強い相互作用による結合のあることを示すもので
ある。

【００７３】また、えられた帯電ローラを実際に電子写
真プリンター（キャノン（株）製のＬＸ）にとりつけ、
画像の品質を調べたところ、表１に示すように初期画像
において安定した画像品質がえられた。

【００７４】参考例１ 天然ゴム（リブドスモークドシート、RSS-３号）100
部、カーボンブラック（実施例１と同一のもの）27部お
よび分散安定剤（住友化学工業（株）製、スミファイン
1162）２部を140 ℃で10分間混練し、そののち温度を下
げ、加硫剤として酸化亜鉛３部、イオウ1.5 部、加硫促
進剤CZ（N-シクロヘキシル-2- ベンゾチアゾールサルフ
ェンアミド）1.0 部を加えて50〜80℃で10分間混練して
ゴム組成物を調製した。

【００７５】なお本実施例におけるカーボンブラックと
分散安定剤とが相互作用によって結合していることは、
下記の実験によって確かめられた。

【００７６】参考例１の組成物および参考例１において
分散安定剤を加えない組成物を、それぞれ加硫後60℃で
粘弾性特性の評価を行った。

【００７７】粘弾性の測定はRSA-II(Rheometrics社製）
によった。

【００７８】Ｅ´およびＥ″の測定値から式(1) により
tan δを算出した。

【００７９】

【数１】

【００８０】 分散剤なし 分散剤使用 tan δ 0.070 0.057 Ｅ′（×10⁷ N/m² ） 1.38 1.43 Ｅ″（×10⁶ N/m² ） 0.97 0.82 但し tan δ：損失正切 Ｅ′：貯蔵弾性率 Ｅ″：損失弾性率 Ｅ′が分散剤使用のばあいの値のほうが大きいことは、
カーボンとポリマーとの相互作用が増加したため、ポリ
マーの運動性が拘束され、その結果ポリマーの弾性が大
きくなったことを示す。

【００８１】Ｅ″が分散剤使用のばあいの値のほうが小
さいことは、カーボンとポリマーとの相互作用が増加し
たため、ポリマーの運動性が拘束され、その結果ポリマ
ーのもつ粘性が低下したことを示す。

【００８２】分散剤使用のばあいのtan δの値のほうが
不使用のばあいより小さいことは式(1) から明らかなご
とくカーボンブラックとポリマーとがカップリング剤を
介して、相互作用が増加したためカーボンブラック表面
で発生するエネルギーロスを低下させたことによるもの
である。

【００８３】えられたゴム組成物を用いて実施例１と同
様にして帯電ローラを作製し、実施例１と同様に評価し
たところ、シャフト軸方向、周方向の電気抵抗のバラツ
キは、表１に示すようにいずれもひと桁以内におさまっ
ていた。

【００８４】また、前記電子プリンターに用いたばあ
い、初期画像において安定した画像品質がえられた。

【００８５】比較例１および比較参考例１ 実施例１および参考例１におけるゴム組成物調製の際に
それぞれ分散安定剤を除いたほかは実施例１および参考
例１と同様にして帯電ローラを作製し、同様に評価した
ところ、シャフト軸方向、周方向の電気抵抗のバラツキ
は、表１に示すようにいずれも２桁以上であった。

【００８６】また、電子プリンターに用いたところ、表
１に示すように画像に黒いむらの部分が生じたり、感光
体の小さな傷によってリークが起こって黒いスジが入っ
ていた。

【００８７】

【表１】

【００８８】

【発明の効果】本発明の帯電体は電気抵抗のバラツキが
小さく、感光体への一様な帯電が可能であり、たとえば
電子写真複写機に用いたばあいには安定した品質の画像
がえられる。また、本発明の帯電体は電気抵抗の均一な
単層のものなので、容易に安価に作製しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ローラ形状の帯電体の斜視図である。

【図２】ベルト形状の帯電体の断面図である。

【図３】マトリックスポリマー中におけるカーボンブラ
ック粒子と分散安定剤との分散状態の機構の説明図であ
る。

【図４】マトリックスポリマー中における分散安定剤を
用いなかったばあいのカーボンブラック粒子の分散状態
の説明図である。

【図５】ローラ形状の帯電体を用いた接触帯電装置の概
略断面図である。

【図６】ベルト形状の帯電体を用いた接触帯電装置の概
略断面図である。

【符号の説明】

２ 半導電性弾性体層 ５ カーボンブラック粒子 ６ 分散安定剤 ７ 官能基 ８ 主鎖 ９ マトリックスポリマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−285975（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−102485（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−268760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−27036（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/08 501 G03G 15/16 103 G03G 21/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性体マトリックスポリマー中に、導電
   性物質と、前記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
   性弾性体層を有し、前記導電性物質と化学的な相互作用
   を有する物質が、分子鎖末端または分子鎖内に官能基を
   含むポリマーまたはオリゴマーである帯電体。
2. 【請求項２】 前記導電性物質がカーボンブラックであ
   る請求項１記載の帯電体。
3. 【請求項３】 前記導電性物質がカーボンブラックおよ
   びカーボンブラック以外の導電性物質との混合物である
   請求項１記載の帯電体。