JP3287760B2 - 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電子写真装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成のための
帯電部材に関し、特に被帯電体に当接され電圧を印加さ
れることによって被帯電体を一様に帯電させる接触帯電
部材に関する。

【０００２】また、本発明は、上記帯電部材を有するプ
ロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】電子写真装置などの画像形成装置におい
ては、電子写真感光体などの被帯電体を帯電させる装置
として、コロナ帯電装置及び接触帯電装置が採用されて
いる。

【０００４】接触帯電装置は、被帯電体に当接させた帯
電部材に直流電圧、または直流電圧に交流電圧を重畳し
た振動電圧を印加して被帯電体を帯電させる装置であ
る。

【０００５】かかる接触帯電装置において、例えば特開
昭６３−１４９６６９号公報に開示されているように、
直流電圧を接触帯電部材に印加した時に、被帯電体の帯
電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する振動電界
を接触帯電部材と被帯電体との間に形成することによっ
て、被帯電体を帯電させることができる。

【０００６】以下に接触帯電部材の構成例を示す。

【０００７】図４は、帯電部材としての帯電ローラの縦
断面図である。帯電ローラ６は、支持部材（芯金）であ
る導電性基体３と、被帯電体面と均一なニップを形成す
るために必要な弾性を有する導電性弾性層４と、帯電ロ
ーラ６の抵抗を制御する中抵抗の帯電層７で構成されて
いる。

【０００８】弾性層４は、アクリルゴム、ウレタンゴム
及びシリコーンゴムなどのソリッド状ゴムに金属酸化物
やカーボンブラックなどの導電性フィラーが分散された
導電体である。

【０００９】帯電層７は、一般に中抵抗体であり、被帯
電体にピンホールなどの欠陥が発生しても画像領域に帯
電不良が生じないように構成されている。中抵抗体とし
ての帯電層は、アクリル樹脂、ナイロン、ポリエステ
ル、ポリウレタン、フェノール樹脂及びスチレン樹脂な
どの樹脂に、酸化チタンや酸化スズなどの金属酸化物や
カーボンブラックなどの導電性フィラーを分散させた混
合溶液が、ディッピングコート、スプレーコート及びロ
ーラ転写コート法などの手段を用いて表面にコートされ
ている。

【００１０】次に、上記接触帯電ローラを備える画像形
成装置の説明として、反転現像方式を採用するレーザー
ビームプリンターの構成例を示す。

【００１１】まず図６は、接触帯電装置８の構造を示し
ている。帯電ローラ６は、被帯電体である感光体９に略
平行に配設され、一定の当接ニップ幅で感光体に圧接さ
れる。ここで、圧接は帯電ローラの導電性基体の両端部
に位置する加圧バネ１０によって行われている。この加
圧状態で帯電ローラは所定のプロセススピードで回転す
る感光体に従動回転して感光体の表面を逐次帯電させ
る。ここで、１７は電源である。

【００１２】図５は、上記接触帯電部材を有するプロセ
スカートリッジを有するレーザービームプリンターの概
略図である。接触帯電部材６で帯電処理された感光体９
はレーザー光１１により走査露光され、感光体表面に静
電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置１２により
トナー像として現像（反転現像）され、トナー像は、転
写装置１３と感光体との圧接部に給送されてくる転写材
１４に転写される。ここで感光体上の転写残トナーはク
リーニング装置１５によって除去され、感光体は次の画
像形成に備えられる。トナー像が転写された転写材は定
着装置１６に搬送され、トナー像の定着を受けた後、複
写物となって機外に排出される。なお、電子写真感光体
９、帯電部材６、現像装置１２及びクリーニング装置１
５は一体に支持されプロセスカートリッジ１８として、
レール１９などの案内手段を用いてプリンター本体に着
脱自在になっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した樹
脂と導電性フィラーからなる帯電層を有する接触帯電部
材を、長期間使用すると、感光体を磨耗させ、帯電性が
低下してしまうことがあった。

【００１４】磨耗の原因のひとつとしては、接触帯電部
材の圧接回転が指摘されている。しかし、接触帯電にお
いて、十分な帯電性を得るには帯電部材を感光体に均一
に接触させることが条件となるために、帯電部材の感光
体へのある程度の加圧は必要不可欠な手段とされてい
る。

【００１５】また、上記の接触帯電部材は、その表面に
転写残トナーや感光体の削れ粉などが付着すると、帯電
部材の表面抵抗が変化し、帯電性が低下してしまうこと
があった。

【００１６】米国特許第４３７１２５２号明細書及び特
開平６−２７４００９号公報には、導電性繊維からなる
帯電部材が開示されている。部材構成は、前者が、基
体、弾性層、電極層及び接触層であり、感光体に当接し
帯電を行う接触層が導電性の繊維集合体からなる。後者
は、導電性ホルダー、弾性芯材及び感光体に当接する導
電性不織布からなる。繊維部材は、前記の樹脂層に比べ
感光体の磨耗性が少ないため表面削れ防止が期待されて
いる。

【００１７】しかしながら、一般に紡糸した状態の繊維
は被帯電体との接触性が低く、十分な帯電性が得られな
いことが多い。そこで、繊維部材による接触帯電では、
被帯電体との当接圧を大きくしたり、または当接面積
（ニップ）を広くすることにより帯電性の低下を防止し
ているのが現状である。そのために感光体の表面削れを
長期的に防止することはやはり困難であった。また、感
光体との接触性が不十分なために転写残トナーなどが繊
維部材に付着すると、帯電性が低下する欠点も指摘され
ている。

【００１８】また、感光体の表面削れを防止する目的で
低い圧接力でも十分な接触が得られる低硬度ゴムや発泡
体からなる弾性層を採用した帯電部材も提案されてい
る。弾性層の低硬度化により、従来品に比べると感光体
削れは緩和される方向にあるが、樹脂層からなる帯電層
と感光体との間に働く摩擦の影響のため、根本的な削れ
防止には至っていない。

【００１９】一方、接触帯電は、放電を利用する通常の
ものと、特開平６−３９２１号公報や特開平７−５７４
８号公報などに記載されるような感光体の表面層として
電荷注入層を設け、帯電部材からその層に直接電荷を注
入する注入帯電に大別される。注入帯電は放電を利用し
ないので、印加電圧の低減やオゾン生成物の発生の防止
などの点で非常に優れる。

【００２０】しかしながら、注入帯電の場合、帯電部材
と電荷注入層の注入点との接触点でのみ電荷が注入され
るため、帯電部材の接触性が帯電性に与える影響は通常
の接触帯電に比較して非常に大きいものになる。従っ
て、注入帯電においては、上述のような表面が樹脂層や
通常のブラシ接触子である従来の帯電部材では、十分な
接触性が得にくいことに起因する帯電性の低下という問
題がより顕著に生じ易い。

【００２１】従って、本発明の目的は、被帯電体に対す
る接触性に優れた帯電部材を提供することにある。

【００２２】また、本発明の目的は、被帯電体の表面を
削りにくい帯電部材を提供することにある。

【００２３】また、本発明の目的は、繰り返し使用して
も被帯電体を均一に帯電することができる帯電部材を提
供することにある。

【００２４】また、本発明の目的は、上記帯電部材を有
するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供する
ことにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、被帯電
体に接触配置され、電圧を印加されることにより該被帯
電体を帯電する帯電部材において、導電性基体及び該被
帯電体に接触するブラシ接触子を有し、該ブラシ接触子
がエッチング繊維及び複合繊維を開繊することによって
得られる分割繊維の少なくとも一方の繊維を有すること
を特徴とする帯電部材である。

【００２６】また、本発明は、上記帯電部材を有するプ
ロセスカートリッジ及び電子写真装置である。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明に用いられるブラシ接触子
とは、ブラシを形成するために織布、不織布及びシート
状物などの基布にＷ字型織りや、Ｖ字型織りなどの手法
により織り込まれたフィラメント状のもの、あるいは静
電植毛や接着により植毛されたフィラメント状のものを
いう。

【００２８】本発明においては、ブラシ接触子の平均径
Ｆが、 ０．０５μｍ≦Ｆ≦３０μｍ であることが好ましい。上記の範囲では、感光体との接
触性が特に優れ、高温高湿や低温低湿などの特別な環境
下においても長期的に均一帯電を維持することができ
る。更に、比表面積も大きくなるので、微小体の吸着性
やクリーニング性に優れた効果を発揮し、感光体上の転
写残トナーなどを効果的に除去することもできる。ここ
で、上記の平均径Ｆは、電子顕微鏡撮影を行い、任意に
１０箇所を選び、更に１箇所につき１０本の繊維径を測
定した各測定値（ｎ＝１００）の平均値とした。

【００２９】本発明において、平均径Ｆが０．０５μｍ
より小さくなると、感光体削れ防止には問題はないが、
耐久強度が低下する傾向にあり、耐久中、初期の画質を
維持することが困難になることがある。また、平均径Ｆ
の増加と共に被帯電体との接触面積は減少し、特に平均
径Ｆが３０μｍを越えると、均一帯電を達成させるため
により高い電圧印加が必要になってくる。

【００３０】本発明のブラシ接触子を有するブラシの抵
抗Ｒは、１×１０³ Ω≦Ｒ≦１×１０⁹ Ωであることが
好ましい。抵抗Ｒを１×１０³ Ωより小さくすると、感
光体にピンホールが存在した場合にリークが発生するこ
とがあり、その場合は帯電不良となってしまう。また、
抵抗Ｒを１×１０⁹ Ωより大きくすると、均一帯電が困
難になる。

【００３１】ここで、ブラシ接触子を有するブラシの抵
抗は、導電性金属回転体に当接させ、ＤＣ１００Ｖ印加
時の電流値から算出した値である。

【００３２】本発明におけるエッチング繊維とは、複数
成分の中から特定成分のみを酸やアルカリを用いて化学
的に除去することによって得られる繊維であり、合成繊
維、天然繊維、半合成繊維及び再生繊維などが挙げられ
る。

【００３３】具体例を挙げると、まず合成繊維として
は、例えばナイロン−６、ナイロン−６６、ナイロン−
１２、ナイロン−４６、アラミド系などのポリアミド
類、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリ
エステル類、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン
（ＰＰ）などのポリオレフィン類、ポリビニールアルコ
ール系、ポリ塩化ビニールやビニリデン系、ポリアクリ
ロニトリル系、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレ
タン、ポリフルオロエチレン、炭素繊維、ガラス繊維な
どがある。天然繊維としては、例えば、絹、綿、羊毛、
麻などがある。半合成繊維としてはアセテートなど、ま
た再生繊維としては、レーヨン、キュプラなどがある。

【００３４】本発明においては、上述の繊維の原材料の
中から二種類以上の原材料を複合紡糸して得られる複合
繊維を用いる。化学エッチング可能な複合繊維として
は、単一の極細繊維が得られる芯鞘繊維、複数の極細繊
維が得られる海島繊維などがある。これらの複合繊維
は、例えば、ポリエステル系の加水分解性樹脂とポリア
ミド系、ポリオレフィン系、ポリアクリル系などの非加
水分解性樹脂を複合紡糸した繊維であり、酸またはアル
カリなどで加水分解することにより非加水分解性樹脂か
らなる繊維が得られる。加水分解性樹脂は他には、溶剤
溶解性樹脂と非溶解性樹脂の複合繊維などもある。

【００３５】例えば、海島繊維の場合、海部を加水分解
性樹脂のＰＥＴ、複数存在する島部を非加水分解性樹脂
のナイロン−６としアルカリ性の水酸化ナトリウムまた
は水酸化カリウム水溶液で加水分解することにより、海
部のＰＥＴ成分が分解除去され複数のナイロン−６の島
部が極細繊維として得られる。

【００３６】一方、本発明における分割繊維とは、熱収
縮率の差や、外的な力を利用して分割することによって
得られる繊維であり、上述のような合成繊維、天然繊
維、半合成繊維及び再生繊維などが挙げられる。

【００３７】具体的には、非相溶性の熱可塑性樹脂を複
合紡糸した後、延伸、熱処理が施してあり、加熱を行う
と各部分の収縮率の差により開繊、分割される。ここ
で、非相溶性の熱可塑性樹脂の組み合わせとしては、例
えば、一方がポリエステル、他方がナイロンやポリプロ
ピレンなどである。

【００３８】また、高圧の水流噴射やニードルパンチ法
により繊維を極細繊維群に開繊する。この場合、より効
率的に開繊が行われるように、上記した熱収縮率を利用
した極細繊維発生型複合繊維を用いることができる。こ
こで、非相溶性の熱可塑性樹脂の組み合わせとしては、
例えば、一方がポリエステル、他方がナイロンやポリプ
ロピレンなどである。

【００３９】エッチング繊維や分割繊維は繊維表面に微
細な凹凸を有しているので、被帯電体との接触性が非常
に高く、均一な帯電が可能である。その効果は、注入帯
電に適用したときに特に顕著である。

【００４０】本発明においてはブラシ接触子に導電性を
付与する方法として、導電性を有する樹脂自体を用いる
以外に、例えば鉄、銅及び銀などの金属粉体、酸化亜
鉛、酸化すず、酸化チタン及び硫化銅などの複合金属
粉、カーボンブラックなどの導電性カーボン粉に代表さ
れる導電性フィラーを前記した各種繊維の材料に混合し
て紡糸した練り込み繊維を用いる方法、電子共役性ポリ
マーなどの導電性ポリマーを付与して導電処理する方法
などを挙げることができる。中でも導電性カーボン粉の
練り込み及び電子共役性ポリマーによる導電処理が好ま
しく、より好ましくは電子共役性ポリマーによる導電処
理である。

【００４１】好ましい電子共役性ポリマーとしては、例
えばポリピロール、ポリチオフェン、ポリキノリン、ポ
リフェニレン、ポリナフチレン、ポリアセチレン、ポリ
フェニレンスルフィド、ポリアニリン、ポリフェニレン
ビニレン、ピロール及びチオフェンの誘導体を含む重合
体などが挙げられる。これらは、単独または２種類以上
組み合わせて用いることができる。中でも、ポリマー分
子中に複素環式化合物を含むポリピロール、ポリチオフ
ェン、窒素原子と同素環式化合物を含むポリアニリン及
びこれらの誘導体を含む重合体は、帯電部材として耐高
電圧性に優れ、また、抵抗変化が少なく長期的に安定な
抵抗値を維持することができるので特に好ましい。

【００４２】その付与方法としては、例えば １）繊維に重合触媒を含浸もしくはコートし、その後、
導電性ポリマーの前駆体であるモノマーを接触させ繊維
表面で重合を行う方法。

【００４３】２）上記モノマーを予め繊維に含浸もしく
はコートした後、重合触媒と接触させ繊維表面で重合を
行う方法。

【００４４】３）導電性ポリマーを溶媒に溶解させ、繊
維に直接、含浸もしくはコートする方法。 などが挙げられる。ここで、モノマーは、蒸気または溶
液状態であり、含浸もしくはコートの手段としては、デ
ィッピング、スプレーコート及びローラ転写などが挙げ
られる。

【００４５】繊維への導電性ポリマーの付与は、繊維単
体、ブラシ繊物及び帯電部材加工後など、どの製造工程
においても可能である。

【００４６】次に導電性ポリマーの具体的な付与方法を
例に挙げて説明する。

【００４７】例えば、ポリピロールを付与する場合は、
１０重量％の塩化第二鉄水溶液（酸化触媒）中にＰＥＴ
繊維を２時間浸し塩化鉄を吸着させる。次に、風乾また
はロールプレスで過剰の水溶液成分を除去する。これを
ピロールモノマー蒸気で満たされた密閉容器内にセット
する。ピロールモノマーは繊維上で気相重合され導電性
ポリピロールが生成する。この時、ピロールモノマーの
仕込量（濃度）、気相重合時間、重合触媒の付与量、重
合反応温度等を調整することで任意の導電性が得られ
る。反応後、繊維は十分に洗浄し、加熱乾燥する。乾燥
したブラシは、高湿度条件下で遠心回転させるなどの手
段により、繊維を直毛状態から斜毛状態まで自由に調整
することができる。

【００４８】ピロールモノマーの重合反応においては、
重合触媒を付与した繊維を液状のピロールモノマー中に
直接浸漬させてもよい。この場合、液状ピロールモノマ
ーを適当な溶媒で希釈したり重合反応時間により抵抗値
が調整できる。

【００４９】次に、可溶性導電性ポリマーとしてポリア
ニリンの付与方法を説明する。

【００５０】まず、可溶性のポリアニリンは、アニリン
をペルオキソ二硫酸アンモニウム（酸化剤）と硫酸（プ
ロトン酸）の存在下で化学酸化重合し、これをアンモニ
ア水で処理することにより得られる。得られたポリマー
は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液に溶解
させ約１重量％〜１０重量％に調製する。これを、繊維
集合体にスプレーコートし、その後、溶媒を除去（加熱
乾燥、真空乾燥）することにより繊維集合体を導電化で
きる。ここで、ポリアニリンの溶媒には、ＮＭＰが最適
であるが、その他にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドや
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなども用いることができ
る。

【００５１】また、繊維は、導電性ポリマー前駆体のモ
ノマー、重合触媒及び導電性ポリマー溶液の含浸やコー
ト性を良好にする目的で、酸、アルカリあるいは有機溶
剤でエッチングしたり、カップリング剤などを用いて改
質することも可能である。

【００５２】本発明に用いられるブラシ接触子を織り込
んだり植毛する基布としては、前述のような合成繊維、
天然繊維、半合成繊維及び再生繊維などを平織りなどの
手法で織った織布、これらの繊維を短繊維化したものか
ら得られる不織布、及び樹脂やゴムをシート状にしたも
のなどが挙げられる。

【００５３】また、導電性基体としては、アルミニウ
ム、アルミニウム合金及びステンレスなどの金属や合
金、及び導電性カーボンブラック、金属及び導電性金属
酸化物などの導電性粒子を分散した樹脂などが挙げられ
る。その形状としては、棒状、及び平板やへの字型など
のブレード状などが挙げられる。

【００５４】本発明においては、ブラシ接触子を有する
基布と導電性基体との間に導電性弾性層を設けることも
可能である。用いられる弾性材料としては、例えばＥＰ
ＤＭ、ＮＢＲ、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴ
ム、ポリブタジエン、ブタジエンスチレンゴム、ブタジ
エンアクリロニトリルゴム、ポリクロロプレン、ポリイ
ソプレン、クロルスルホン化ポリエチレン、ポリイソブ
チレン、イソブチレンイソプレンゴム、フッ素ゴム及び
シリコーンゴムなどの合成ゴムや天然ゴムなどが挙げら
れる。これらの弾性材料は、必要に応じ発泡剤などを用
いて適当なセル径に発泡させても良い。弾性材料は、導
電性フィラーにより容易に導電化できるが、このような
導電性フィラーとしては、例えばアルミニウム、ニッケ
ル、ステンレス、パラジウム、亜鉛、鉄、銅及び銀など
の金属系の粉体や繊維、酸化亜鉛、酸化すず、酸化チタ
ン、硫化銅及び硫化亜鉛などの複合金属粉、及びアセチ
レンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ系カーボン
及びピッチ系カーボンなどのカーボン粉が挙げられ、こ
れらを単独または２種類以上組み合わせて用いることが
できる。

【００５５】本発明のブラシ接触子を有する帯電部材の
形態としては、例えば、ローラ形状、ブレード形状及び
ベルト形状などが挙げられるが、中でもローラ形状及び
ベルト形状が好ましい。以下に、本発明の帯電部材の構
成例を示す。

【００５６】図１は、帯電ブラシローラ１である。基布
上に植毛されたブラシ接触子２を導電性基体（芯金）３
に巻き付けた構成である。巻き付ける手段としては、例
えば、短幅のブラシ接触子織物をスパイラル状に巻き付
ける方法、ブラシ幅に相当する広幅の織物を芯金に張り
合せる方法などが挙げられる。

【００５７】図２は、帯電ブレードであり、ブレード状
の導電性基体３に基布上に植毛されたブラシ接触子２を
張り合せた構成である。ブレードは、振動機（不図示）
の連結により感光体表面上を前後左右に振動移動させる
ことも可能である。

【００５８】図３は、ベルト形状の帯電部材である。２
はブラシ接触子、４はベルト形状の導電性弾性層であ
り、ベルト４は駆動ロールとしての導電性基体３と従動
ロール５により固定、回転される。ベルト４に本発明の
ブラシ接触子が張り合わされるが、その手段としては、
例えば、前記図４と同様に、短幅のブラシ接触子織物を
スパイラル状に巻き付ける方法、広幅の織物をベルト回
転体形状に合わせ筒状に成形する方法などが挙げられ
る。ベルトは、図３に示す２軸式固定ベルの他に、図３
の駆動ロール位置に従動ロールを入れ替え、新たに駆動
ロールを設置した３軸式固定ベルトまたは３軸以上の固
定ベルトを採用することも可能である。

【００５９】本発明において用いられる被帯電体として
の感光体は、いずれのものでも良く、導電性支持体上に
少なくとも感光層を有し、必要に応じて感光層上に保護
層や電荷注入層を設けることができる。

【００６０】電荷注入層は、十分な帯電性を得、画像流
れをおこさない条件を満足するために、体積抵抗値が１
×１０⁸ Ωｃｍ〜１×１０¹⁵Ωｃｍの範囲に調整される
ことが好ましいが、特には、画像流れ防止の点から、１
×１０¹⁰Ωｃｍ〜１×１０¹⁵Ωｃｍであり、更には急激
な環境変動下でも画像流れや帯電不良が発生しないよう
に、１×１０¹²Ωｃｍ〜１×１０¹⁵Ωｃｍであることが
好ましい。

【００６１】ここで、１×１０⁸ Ωｃｍより小さい体積
抵抗値では静電潜像を保持できずに画像流れが発生し易
く、１×１０¹⁵Ωｃｍより大きい抵抗値であると帯電部
材からの電荷を十分受け取ることができず、帯電不良を
生じる傾向にある。

【００６２】電荷注入層の体積抵抗は、表面に導電膜を
蒸着させたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上に
電荷注入層を作成し、これを体積抵抗測定装置（ヒュー
レットパッカード社製４１４０Ｂ ｐＡＭＡＴＥＲ）に
より２３℃、６５％の環境で１００Ｖの電圧を印加する
ことにより測定した。

【００６３】本発明の電荷注入層としては、 １）絶縁性の結着樹脂に光透過性でかつ導電性の粒子を
適量分散させた樹脂層、 ２）半導体などで構成された無機層、 ３）導電性高分子からなる有機層、などを挙げることが
できる。

【００６４】このような電荷注入層を感光体表面に設け
ることによって、帯電部材より印加された電荷を９０％
以上の高い効率で保持する役割を果たし、像露光時に
は、この電荷を感光体支持体に逃がす役割を果し、残留
電位を低減させることができる。

【００６５】具体的に電荷注入層を説明する。

【００６６】まず、上記１）の導電性微粒子と結着樹脂
からなる樹脂層の場合、結着樹脂には、ポリエステル樹
脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素
樹脂、セルロース、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹
脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ア
ルキド樹脂及び塩化ビニル−酢酸ビニール共重合体樹脂
などの樹脂を用いることができる。導電性微粒子として
は、銅、アルミニウム、銀及びニッケルなどの金属、酸
化亜鉛、酸化すず、酸化アンチモン、酸化チタン、ある
いはこれらの固溶体、もしくは融着体などの金属酸化
物、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロールな
どの導電性ポリマーなどが使用できるが、感光体の透過
性の観点から透明度の高い酸化すずなどの金属酸化物を
選択使用することがより好ましい。

【００６７】これら導電性微粒子の粒径は、透過性の観
点から０．３μｍ以下が好ましく、特には０．１μｍ以
下であることが好ましい。電荷注入層に含有させる場
合、導電性微粒子の含有量は、その粒径にも依存する
が、結着樹脂に対し２〜２８０重量％の範囲が好まし
い。含有量が２重量％未満では、電荷注入層の抵抗調整
が困難となることがあり、また、２８０重量％を越える
と結着樹脂の塗膜性が部分的に低下することがある。

【００６８】導電性微粒子の分散性向上、結着樹脂との
接着性、あるいは成膜後の塗膜平滑性向上を目的とし
て、種々の添加剤を加えることができる。また、分散性
の向上に関しては、カップリング剤あるいはレベリング
剤などにより、導電性微粒子の表面改質を行うことは非
常に有効である。更には、分散性向上の点から、結着樹
脂として硬化型樹脂を用いることが効果的である。

【００６９】硬化型樹脂を電荷注入に用いる場合には、
導電性微粒子を硬化性モノマーまたはオリゴマーの溶液
中に分散下塗工液を感光層上に塗布、成膜後、熱または
光照射によって該塗膜を硬化させて表面層とする。この
ような硬化型樹脂としては、例えばアクリル樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂及びメラミン樹脂などが挙げ
られるが、これに限ったわけではなく、塗布成膜後に光
または熱などのエネルギーを与えることにより化学反応
を起こし硬化する樹脂であれば使用可能である。

【００７０】上記電荷注入層は、結着樹脂、導電性微粒
子及び必要に応じ添加剤を加えた、適当な溶液または分
散溶液を感光体上に塗布乾燥することにより得られ、こ
の膜厚は、好ましくは０．１〜１０μｍ、特には０．５
〜５μｍであることが好ましい。

【００７１】ここで、上記電荷注入層には滑材粉末を含
有させてもよい。感光体と帯電部材との摩擦、または感
光体とクリーニング部材との摩擦が低減され、電子写真
装置の力的負荷が軽減できる。また、感光体表面の離型
性が向上するため、現像剤粒子（トナー）の付着が防止
できる。このような滑剤粒子としては、臨界表面張力の
低い、フッ素樹脂、シリコーン樹脂またはポリオレフィ
ン樹脂を用いるのが好ましい。特に好ましくは、４フッ
化ポリエチレン樹脂である。この場合、滑剤粉末の添加
量は、好ましくは結着樹脂に対して２〜５０重量％、よ
り好ましくは５〜４０重量％である。２重量％未満では
帯電性の向上効果が十分でなく、また、５０重量％を越
えると、画像の分解能、感光体の感度が低下する傾向に
ある。

【００７２】次に、前記２）の無機系材料からなる電荷
注入層としては、例えばアモルファスシリコンなどの半
導電体を挙げることができる。

【００７３】シリコン製の感光体は、下層の感光層に光
導電化されたアモルファスシリコンを選択することによ
り、高周波グロー放電分解によりプラズマ化学気相堆積
装置を用いて連続的に作製できる。

【００７４】前記３）の導電性高分子からなる電荷注入
層としては、例えばポリピロール、ポリチオフェン及び
ポリアニリンなどの電子共役性ポリマー及び有機ポリシ
ラン類などを挙げることができる。

【００７５】本発明の感光層は、電荷発生層と電荷輸送
層を有する積層型でも電荷発生物質及び電荷輸送物質を
同一層に含有する単層型でも良い。ここで、電荷輸送層
の膜厚は、５〜４０μｍ、電荷発生層のμｍは、０．０
５〜５μｍの範囲に設定することが好ましい。

【００７６】電荷発生物質としては、例えば、フタロシ
アニン顔料及びアゾ顔料などの有機系材料、シリコン化
合物などの無機系材料などが挙げられる。

【００７７】また、電荷輸送物質としてはヒドラゾン化
合物、スチリル化合物、トリアリールアミン化合物及び
トリアリールメタン化合物などが挙げられる。

【００７８】更に、電荷注入層と感光層あるいは導電性
支持体と感光層の間に中間層を設けることもできる。中
間層は、各層の接着性を高め、あるいは電荷のバリアー
層として機能させることを目的とする。中間層として
は、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂及びシリコー
ン樹脂などの樹脂材料が使用可能である。

【００７９】また、感光体用の導電性支持体としては、
アルミニウム、ニッケル、ステンレス及びスチールなど
の金属、導電性膜を有するプラスチックあるいは硝子、
導電化した紙などを用いることができる。

【００８０】以下、実施例により本発明を更に詳細に説
明する。

【００８１】

【実施例】

（実施例１）ポリエチレンテレフタレートが海部、ナイ
ロン−６６が島部（エレメント数１５）である海島型複
合繊維（平均径２５μｍ）をナイロン繊維の基布にＵ字
型に織り込みブラシを作製した（ブラシ接触子長３ｍ
ｍ）。

【００８２】これを、９０℃に調整した濃度３重量％の
水酸化ナトリウム水溶液中に投入し、２０分間加水分解
処理した。これを希塩酸で中和した後、乾燥して単糸平
均径０．５μｍの極細ナイロン繊維をブラシ接触子とし
て有するブラシを得た。これをステンレス製の直径１０
ｍｍ金属芯（導電性基体）に巻き付けてローラ形状の帯
電部材を作製した。

【００８３】上記帯電ローラを回転体にセットし、ＮＭ
Ｐに溶解させた導電性ポリアニリンをスプレーコートし
た。乾燥後、ブラシは室温で４×１０⁴ Ωの抵抗値を示
した。

【００８４】この帯電ローラをＫ−１とする。

【００８５】（実施例２）ポリエチレンテレフタレート
とポリプロピレンからなる平均径２０μｍの中空環状サ
イドバイサイド型の複合繊維（エレメント数８）をナイ
ロン繊維の基布にＵ字型に織り込みブラシを作製した
（ブラシ接触子長３ｍｍ）。

【００８６】これを濃度１重量％の水酸化カリウム水溶
液を用いて１１０℃で加水分解処理し、単糸平均径１μ
ｍの極細ポリプロピレン繊維をブラシ接触子として有す
るブラシを得た。

【００８７】上記ブラシを塩化第２鉄水溶液（濃度１０
重量％）に３０分間含浸させた後、ピロール蒸気で満た
された密閉容器内（１５℃）にセットし、一時間ピロー
ル蒸気と接触（気相酸化重合）させた。反応後、エタノ
ールでそれぞれ十分に洗浄してから１００℃で乾燥し
た。乾燥後、ブラシは室温で５×１０⁶ Ωの抵抗値を示
した。

【００８８】これを、厚さ２ｍｍのブレード形状のステ
ンレス板（導電性基体）に張り付け、ブレード型の帯電
部材を作製した。この帯電ブレードをＫ−２とする。

【００８９】（実施例３）ポリエチレンテレフタレート
が鞘部、ポリアクリロニトリルが芯部である芯鞘型複合
繊維（平均径１３μｍ）をナイロン繊維の基布にＵ字型
に織り込みブラシを作製した（ブラシ接触子長３ｍ
ｍ）。

【００９０】これを濃度１重量％の水酸化カリウム水溶
液を用いて１００℃で加水分解処理し、単糸平均径２μ
ｍの極細ポリアクリロニトリル繊維をブラシ接触子とし
て有するブラシを得た。

【００９１】上記ブラシを塩化銅水溶液（濃度２０重量
％）に３０分間含浸させた後、ピロール蒸気で満たされ
た密閉容器内（２５℃）にセットし、２時間ピロール蒸
気と接触（気相酸化重合）させた。反応後、純水とエタ
ノールでそれぞれ十分に洗浄してから１００℃で乾燥し
た。乾燥後、ブラシは室温で５×１０⁵ Ωの抵抗値を示
した。

【００９２】次に、直径６ｍｍのステンレス金属芯（導
電性基体）に弾性層として導電性酸化チタンと導電性カ
ーボンブラックを混合分散したシリコーンゴムを円心状
に形成した。

【００９３】この弾性層に上記導電化済のブラシを巻き
付けローラ形状の帯電部材を作製した。これをＫ−３と
する。

【００９４】（比較例１）加水分解処理を行わなかった
以外は実施例３と同様にしてブラシを得た。

【００９５】上記ブラシを直径１０ｍｍのステンレス製
金属芯に巻き付けることによって、ローラ形状の帯電部
材を作成した。

【００９６】この帯電ローラをＨ−１とする。

【００９７】（評価方法）帯電部材（Ｋ−１、２、３及
びＨ−１）を図５に示す電子写真装置（レーザービーム
プリンター）に装着し、圧接荷重１ｋｇで感光体に接触
させた。なお、感光体は電荷注入層を持たず、電荷輸送
層を表面層として有するものを用いた。

【００９８】電子写真装置（レーザープリンター）は、
プロセススピードを１６枚／ｍｉｎ、解像度を６００ｄ
ｐｉに設定し、感光体の回転に対し従動回転する帯電ロ
ーラに所定の電圧を印加し画像出し耐久試験を行った。

【００９９】なお、帯電ブレードについては、ローラ専
用の接触帯電装置を改良した保護治具に取付け、感光体
に対し固定状態で当接させた。

【０１００】画像出し環境は高温高湿Ｈ／Ｈ（３２．５
℃、８５％）、常温常湿Ｎ／Ｎ（２３℃、６０％）及び
低温低湿Ｌ／Ｌ（１５℃、１０％）とした。

【０１０１】印加電圧はＡＣ＋ＤＣ重畳（ＡＣ１．４ｋ
Ｖｐｐ＋ＤＣ−７００Ｖ）及びＤＣ帯電（ＤＣ−１４０
０Ｖ）とした。

【０１０２】耐久枚数は２万枚とした。

【０１０３】画像評価はリフレクメーター（東京電色株
式会社製、ＴＣ−６ＤＳ）を使用し、プリント後の転写
紙白部の白色度とプリント前の転写紙の白色度を測定
し、両者の差からカブリ（％）を算出することにより行
った。カブリは、５％以上になると画質的に問題とな
る。

【０１０４】評価項目は、以下の２項目である。 １）ドラム削れ起因のカブリとして、耐久前後の画像カ
ブリ評価。 ２）ＤＣ帯電による初期画像のカブリ評価。

【０１０５】画質は、カブリ５％を境界とする４段階で
評価した（表１）。

【０１０６】

【表１】

【０１０７】（評価結果）実施例及び比較例の評価結果
を表２に整理した。

【０１０８】本発明の帯電部材は、耐久中、感光体削れ
に起因したカブリは発生せず、長期的に均一な帯電が行
われた。

【０１０９】また、ＤＣ印加による帯電でも画像カブリ
は５％未満であり、良好な帯電性が認められた。

【０１１０】これに対し、繊維を化学エッチングするこ
となく帯電部材としたＨ−１は、耐久により感光体の表
面削れが進行し帯電不良となった。特にＨ／Ｈ環境にて
帯電性の著しい低下が認められた。

【０１１１】比較例の帯電部材は、ＤＣ帯電では帯電性
が低くカブリが目立った。

【０１１２】

【表２】

【０１１３】（感光体製造例１）φ３０ｍｍのアルミニ
ウムシリンダー上に以下の５層を設けた。アルミニウム
シリンダーから順に第１、２、３、４そして５層とす
る。

【０１１４】第１層は導電層である。アルミニウムシリ
ンダーの欠陥などをならすため、またレーザ露光の反射
によるモアレ発生を防止するために導電性を有する厚さ
２０μｍの導電性粒子分散樹脂層を設けた。

【０１１５】第２層は正電荷注入防止層（下引層）であ
る。アルミニウムシリンダー側から注入された正電荷が
感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すことを防止す
る目的で、１０⁶ Ωｃｍオーダーに抵抗調整したアミラ
ン樹脂とメトキシメチル化ナイロンからなる厚さ約１μ
ｍの層を形成した。

【０１１６】第３層は電荷発生層である。ジスアゾ系顔
料を分散した厚さ約０．３μｍの樹脂層であり、レーザ
ー露光により正負の電荷対を発生させることができる。

【０１１７】第４層は電荷輸送層である。ポリカーボネ
ート樹脂にヒドラゾンを分散し、厚さ２０μｍのＰ型半
導体層を形成した。この層は、電荷発生層で発生した正
電荷を感光体表面に輸送する機能を有し、感光体表面に
帯電された負電荷は、この層を移動することはできな
い。

【０１１８】第５層は電荷注入層である。光硬化性アク
リル樹脂に酸化すずを分散した厚さ３μｍの導電性を有
する樹脂層である。本発明に用いた酸化すずは、アンチ
モンをドーピングして導電化した粒径約０．０３μｍの
超微粒子であり、結着樹脂である光硬化性アクリル樹脂
に対して１６０重量％分散した。電荷注入層は、表面滑
り性向上の目的で、４フッ化エチレン樹脂粒子を２５重
量％、分散剤を１重量％分散した。感光体表面層の体積
抵抗値は３×１０¹³Ωｃｍであった。

【０１１９】この感光体を、感光体−１とする。

【０１２０】（感光体製造例２）第５層のＳｎＯ₂ 粒子
を光硬化性のアクリル樹脂に対して２５０重量％分散し
た以外は、感光体製造例１と同様に作製した。感光体表
面層の体積抵抗値は２×１０⁹ Ωｃｍであった。

【０１２１】この感光体を、感光体−２とする。

【０１２２】（感光体製造例３）鏡面加工を施したφ３
０ｍｍのアルミシリンダーにグロー放電法を用いて、阻
止層、光導電層、表面層（電荷注入層）からなるアモル
ファスシリコン感光体を作製した。

【０１２３】まず、反応室を約５×１０^-3Ｐａに排気し
てから、２５０℃に調温されたアルミシリンダー表面
に、ＳｉＨ₄ ，Ｂ₂ Ｈ₆ ，ＮＯ及びＨ₂ の各種ガスをフ
ロー式で反応室に送り込んだ。３０Ｐａ程度の内圧に達
したところでグロー放電を生起させ、厚さ５μｍの阻止
層を形成した。

【０１２４】次に、阻止層の形成と同様な方法で、Ｓｉ
Ｈ₄ 及びＨ₂ ガスを使用し、約５０Ｐａの内圧条件下で
厚さ２０μｍの光導電層を形成した。

【０１２５】更に、ＳｉＯ₄ ，ＣＨ₄ 及びＨ₂ ガスを使
用し、約６０Ｐａの内圧条件下でグロー放電させて、厚
さ０．５μｍのＳｉとＣからなる表面層を形成し、アモ
ルファスシリコン感光体を作製した。感光体表面層の体
積抵抗値は８×１０¹²Ωｃｍであった。

【０１２６】この感光体を、感光体−３とする。

【０１２７】（実施例４）ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）とナイロン−６からなるオレンジ型断面形状
を有する分割繊維（分割後の繊維径１．５μｍ）をナイ
ロン繊維の基布に織り込みブラシを作製した。これに高
圧水流を噴射し分割繊維を開繊した。

【０１２８】次に、得られたブラシを濃度１５重量％の
塩化第二鉄水溶液に２時間含浸させてから、ピロールモ
ノマー蒸気で満たされた密閉容器に入れ、３時間重合反
応を行い、繊維表面にポリピロールを形成させた。反応
後、純水とエタノールで十分に洗浄し１１０℃で乾燥し
た。乾燥したブラシを直径１２ｍｍの芯金にスパイラル
状に巻き付け帯電部材とした。更に、この帯電部材を水
蒸気で満たした恒温室で回転させブラシ繊維の直毛化及
び開繊状態を均一化した。

【０１２９】繊維密度は１１０万本／ｉｎｃｈ² 、ブラ
シ接触子長は３．５ｍｍ、帯電部材の抵抗は３×１０⁶
Ωであった。

【０１３０】（実施例５）ＰＥＴが海部、ナイロン−６
６が島部である海島型複合繊維をナイロン繊維の基布に
Ｕ字型で織り込みブラシを作製した。

【０１３１】ブラシを８０℃に調整した濃度２重量％の
水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬し、１時間処理した。
これを希塩酸で中和した後、乾燥し繊維径０．７μｍの
極細ナイロン繊維をブラシ接触子として有するブラシを
得た。

【０１３２】得られたブラシを直径６ｍｍ芯金に巻き付
け帯電部材とした。

【０１３３】上記帯電部材を回転体にセットし、ＮＭＰ
に溶解させた導電性ポリアニリン（２重量％）をスプレ
ーコートした。

【０１３４】繊維密度は１５０万本／ｉｎｃｈ² 、ブラ
シ接触子長は３．０ｍｍ、帯電部材の抵抗は７×１０⁸
Ωであった。

【０１３５】（実施例６）ＰＥＴとポリプロピレンから
なる複合繊維をナイロン繊維の基布にＵ字型に織り込み
ブラシを作製した。これを濃度１重量％の水酸化カリウ
ム水溶液（９０℃）を用いてＰＥＴ成分を溶解除去し、
繊維径１μｍの極細ポリプロピレン繊維をブラシ接触子
として有するブラシを得た。

【０１３６】上記ブラシをシランカップリング剤（アミ
ノプロピルトリメトキシシラン類）で親水化処理した
後、塩化第二鉄水溶液（濃度１０重量％）に１時間含浸
させた。これを、ピロール蒸気で満たされた密閉容器内
（２０℃）にセットし、１時間ピロール蒸気と接触（気
相酸化重合）させた。反応後、純水とエタノールでそれ
ぞれ十分に洗浄してから、１１０℃で乾燥した。

【０１３７】繊維密度は８０万本／ｉｎｃｈ² 、ブラシ
接触子長は３．０ｍｍ、帯電部材の抵抗は２×１０⁷ Ω
であった。

【０１３８】（実施例７）実施例４と同様な方法でブラ
シを作製した。ブラシの基布側を２軸式回転ベルトの従
動ゴムベルト表面に張り合せベルト形状の帯電部材とし
た。

【０１３９】ベルトは、感光体に１０ｍｍのニップ幅が
されるように直径６ｍｍの駆動及び従動ロールを調整し
固定した。一方の芯金を外部駆動機に連結し、ベルトを
感光体回転方向に対し対向で回転させた。ここで、駆動
及び従動ロールは、ステレンス芯金に０．２μｍの導電
性ゴムシートを巻き付けて使用した。

【０１４０】（比較例２）直径６ｍｍのステレンス製芯
金に、ケッチェンブラックとカーボンブラックを混合分
散したＥＰＤＭ発泡体（平均発泡セル径９０μｍ）を円
心状に形成した。これを外径１３ｍｍに研磨し、帯電部
材とした。部材の抵抗は７×１０⁴ Ωであった。

【０１４１】（比較例３）比較例１で作製したブラシを
用いた以外は、実施例４と同様な方法で帯電部材を作製
した。

【０１４２】（比較例４）水系アクリル樹脂に酸化すず
スラリーを固形分で３０重量％混合した溶液を、比較例
２と同様な方法で作製した発泡体ローラ表面にディッピ
ングコートし、帯電部材とした。

【０１４３】表面層膜厚は７０μｍ、帯電部材の抵抗は
６×１０⁶ Ωであった。

【０１４４】（結果）電子写真装置として、図５に示す
レーザービームプリンターを用いた。

【０１４５】プリンターは、感光体−１及び感光体−２
を装着し、プロセススピードを９４ｍｍ／ｓ（１６ｐｐ
ｍ）に調整した。図６の接触帯電装置に外部駆動モータ
を連結し、帯電ブラシローラを感光体回転に対し対向で
２００％の周速差で圧接回転させた。ベルト帯電部材
は、対向で１３０％に調整した。画像出しは、低湿度
（２０℃、２０％）の条件で、ＤＣ−７５０Ｖを印加
し、２万枚の耐久試験を行った。

【０１４６】また、感光体−３の場合は、帯電部材にＤ
Ｃ＋７５０Ｖを印加した以外は上記と同様にして画像出
し評価を行った。

【０１４７】画質評価は、表３に示す画質評価レベルに
基づいて行った。その結果を表４にそれぞれ示した。

【０１４８】

【表３】

【０１４９】また、印加バイアスをＶ（Ｖ）、感光体帯
電電位をＨ（Ｖ）としたとき、次式（１）により帯電効
率を算出した。

【０１５０】 帯電効率＝（Ｈ／Ｖ）×１００〔％〕 （１） ここで、均一帯電を達成するためには、９０％以上の帯
電効率が必要である。

【０１５１】帯電効率が、９０％未満の場合は、帯電不
良による画像カブリが発生し、画質は低下する。

【０１５２】

【表４】

【０１５３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被帯電体
に対する接触性に優れ、被帯電体の表面を削りにくく、
繰り返し使用しても被帯電体を均一に帯電することがで
き、更には注入帯電に適する帯電部材、該帯電部材を有
するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電ブラシローラの断面図である。

【図２】本発明の帯電ブラシブレードの正面図及び側面
図である。

【図３】本発明の帯電ブラシベルトの断面図である。

【図４】従来の帯電ローラの断面図である。

【図５】接触帯電部材を有するプロセスカートリッジを
有するレーザービームプリンターの主要部の構成図であ
る。

【図６】接触帯電装置の正面図である。

【符号の説明】

１ 本発明の接触帯電ブラシローラ ２ ブラシ接触子 ３ 導電性基体（芯金） ４ 導電性弾性層 ５ 従動ロール ６ 従来の帯電ローラ ７ 帯電層 ８ 接触帯電装置 ９ 感光体（ドラム） １０ 加圧バネ １１ レーザー光 １２ 現像装置 １３ 転写装置 １４ 転写材 １５ クリーニング装置 １６ 定着装置 １７ 電源 １８ プロセスカートリッジ １９ レール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杷野 祥史 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 (56)参考文献 特開 平４−326910（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−51168（ＪＰ，Ａ) 実開 平８−6357（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被帯電体に接触配置され、電圧を印加さ
   れることにより該被帯電体を帯電する帯電部材におい
   て、 導電性基体及び該被帯電体に接触するブラシ接触子を有
   し、該ブラシ接触子がエッチング繊維及び複合繊維を開
   繊することによって得られる分割繊維の少なくとも一方
   の繊維を有することを特徴とする帯電部材。
2. 【請求項２】 ブラシ接触子がエッチング繊維を有する
   請求項１記載の帯電部材。
3. 【請求項３】 ブラシ接触子が分割繊維を有する請求項
   １記載の帯電部材。
4. 【請求項４】 ブラシ接触子が有する繊維の平均径が
   ０．０５μｍ以上３０μｍ以下である請求項１乃至３の
   いずれかに記載の帯電部材。
5. 【請求項５】 被帯電体が電子写真感光体である請求項
   １乃至４のいずれかに記載の帯電部材。
6. 【請求項６】 電子写真感光体が電荷注入層を有する請
   求項５記載の帯電部材。
7. 【請求項７】 電子写真感光体及び請求項１乃至４のい
   ずれかに記載の帯電部材、あるいは電子写真感光体、請
   求項１乃至４に記載の帯電部材、及び現像手段及びクリ
   ーニング手段の少なくとも一方の手段を一体に支持し、
   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。
8. 【請求項８】 電子写真感光体が電荷注入層を有する請
   求項７記載のプロセスカートリッジ。
9. 【請求項９】 電子写真感光体、請求項１乃至４のいず
   れかに記載の帯電部材、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電子写真装置。
10. 【請求項１０】 電子写真感光体が電荷注入層を有する
    請求項９記載の電子写真装置。