JP3332713B2 - 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は、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５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１０は、支持部材（芯金）で
ある導電性基体１１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１３と、
帯電ローラ１０の抵抗を制御する中抵抗の帯電層１２で
構成されている。

【０００８】弾性層１３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１２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２０の構造を示
している。帯電ローラ１０は、被帯電体である感光体２
１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２２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２３は、電源である。

【００１２】図７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１０で帯電処理された感光体
２１はレーザー光３１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３２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３３と感光体との圧接部に給送されてくる
転写材３４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３５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３６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２１、帯電部材１０、現像装置３２及びクリーニ
ング装置３５は一体に支持されプロセスカートリッジ３
７としてレール３８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の感光体に均一
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
帯電を行う接触層か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
帯電体に接触する表面層を有し、該表面層がバフィング
処理またはブラッシング処理によって起毛された、エッ
チング繊維または複合繊維を開繊することによって得ら
れる分割繊維を絡合した繊維絡合体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繊維絡合体は
起毛されていればいずれのものでもよく、織布でも不織
布でもよい。

【００２８】起毛の方法としては、サンドペーパーによ
るバフィング処理、剛性ブラシによるブラッシング処理
などが挙げられる。本発明においては、繊維絡合体を起
毛することにより感光体との接触面積が増大するので低
い当接圧条件で帯電を均一化することができる。更に起
毛された繊維先端は鋭利化され、帯電性が飛躍的に向上
する。

【００２９】本発明において使用される繊維は、合成繊
維、天然繊維、半合成繊維及び再生繊維などである。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。更には、合成繊維の原
材料成分を２種類以上複合し溶融紡糸して得られる複合
性繊維を用いることができる。これらの繊維は、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。

【００３０】本発明においては、極細繊維発生型複合繊
維を使用する。なぜなら、起毛の高密度化を容易に達成
でき、更には極細繊維で構成される繊維絡合体は強度が
高く部材として耐久性に優れるので、長期的により均一
な帯電か得られるからである。よって、本発明の効果
は、注入帯電に適用したときに特に顕著である。このよ
うな極細繊維発生型複合繊維は、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。更には、前記した繊
維と組み合わせて用いることもできる。

【００３１】極細繊維発生型複合繊維としては、エッチ
ング繊維及び分割繊維である。

【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】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は、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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】本発明において、極細繊維発生型複合繊維
から得られる極細繊維の数（セグメント数）や繊度は、
特に限定されるものではないが、長期的な繊維耐久性を
考慮すると、セグメント数は１〜１００、繊維平均径
は、０．０５μｍ〜２０μｍであることが好ましい。繊
維平均径は、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
定値を平均した値である。

【００４０】本発明においては、帯電層の繊維抵抗Ｒ
が、１×１０³ Ω≦Ｒ≦１×１０⁹ Ωであることが好ま
しい。

【００４１】抵抗Ｒを１×１０³ Ωより小さくすると、
感光体は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。

【００４２】ここで、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。

【００４３】繊維を導電化する方法としては、例えば、 １）導電性フィラーを分散させた繊維原材料を紡糸した
導電性繊維を使用する方法、 ２）導電性の電子共役性ポリマー（以下、導電性ポリマ
ーと称する）を繊維表面に付与する方法、 ３）導電性フィラーを分散した結着樹脂を繊維表面に付
与する方法、などが挙げられるが、中でも２）の導電性
ポリマーを使用することが好ましい。また、導電性ポリ
マーは、単独で使用してもよいが、上記の１）及び／も
しくは３）と併用してもよい。

【００４４】上記１）においては、導電性繊維を単独で
使用してもよいが、導電性処理されていない繊維と混合
絡合することにより絡合体を導電化してもよい。

【００４５】上記導電性ポリマーの好ましい例として
は、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
ビニレンや、これらモノマー誘導体の重合物などが挙げ
られ、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。

【００４６】また、上記結着樹脂の好ましい例として
は、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹
脂、フェノール樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂
などが挙げられ、上記導電性フィラーの好ましい例とし
ては、アルミニウム、すず、鉄、銅などの金属粉体や金
属繊維、酸化亜鉛、酸化すず、酸化チタンなどの金属酸
化物、硫化銅や硫化亜鉛などの金属硫化物、カーボンブ
ラックなどの炭素粉などを挙げることができる。

【００４７】上記導電剤は、溶液コートや気相コートに
より繊維にコートすることができる。例えば、溶媒に溶
解した導電性ポリマーや導電性フィラーを分散した結着
樹脂溶液の場合は、これら溶液中に繊維を含浸させた
り、スプレーコートやローラコートなどの手段で繊維に
付与することができる。また、導電性ポリマーの前駆体
であるモノマーを事前に触媒処理された繊維に接触させ
ることにより、繊維表面を導電性ポリマーでコートでき
る。ここで、モノマーは蒸気及び液状どちらでも接触可
能である。

【００４８】本発明において、繊維を導電処理する方法
としては、紡糸直後の繊維を導電化する方法、繊維絡合
体に加工させた後に導電化する方法などが挙げられる。

【００４９】本発明に用いられる導電性基体としてはネ
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
字型板などのブレード状などが挙げられる。

【００５０】本発明においては、表面層と導電性基体と
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ＥＰＤＭ、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。

【００５１】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。

【００５２】図１は、帯電ローラ１である。起毛された
繊維絡合体３を導電性基体（芯金）２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、短幅の繊維
絡合体をスパイラル状に巻き付ける方法、帯電部材幅に
相当する広幅の織物を芯金に張り合わせる方法などが挙
げられる。また、図２は導電性基体２と表面層３の間に
導電性弾性層を設けた例である。

【００５３】図３は、帯電ブレードであり、ブレード状
の導電性基体２に起毛された繊維絡合体３を張り合わせ
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。

【００５４】図４は、ベルト形状の帯電部材である。３
は起毛された繊維絡合体、２は導電性ゴムからなるベル
ト形状の導電性基体であり、駆動ロール６と従動ロール
５により固定、回転される。ベルトは、図４に示す２軸
式固定ベルトの他に、図４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。

【００５５】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。

【００５６】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。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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】具体的に電荷注入層を説明する。

【００６２】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、感光体の透光
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。

【００６３】これら導電性微粒子の粒径は、透光性の観
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。

【００６４】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ク
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。

【００６５】硬化型樹脂を電荷注入層に用いる場合に
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。

【００６６】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。

【００６７】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
光体との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。

【００６８】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
導体を挙げることができる。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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、電荷発生層の膜厚は、０．０
５〜５μｍの範囲に設定することが好ましい。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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、例えばエポキシン樹脂、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。

【００７５】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。

【００７６】以下、実施例により本発明を更に詳細に説
明する。

【００７７】

【実施例】

（実施例１）ポリエチレンテレフタレートとナイロン−
６からなるオレンジ型分割繊維（フィラメント数８、平
均繊維径１μｍ）とナイロン−６繊維（単繊維、繊維径
３０μｍ）を使用して平織りシートを作製した。これに
高圧水流を噴射し分割繊維を開繊した後、サンドペーパ
ーで起毛処理した。

【００７８】次に、起毛した繊維シートを濃度１５重量
％の塩化第２鉄水溶液に１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、２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１００℃で乾
燥した。乾燥した繊維シートについて、起毛部を剛性ブ
ラシでブラッシングし毛並みを揃えた。このようにして
得られた起毛繊維シートの抵抗は５×１０⁶ Ωであっ
た。

【００７９】上記起毛繊維シートを１ｃｍ幅の短冊状に
加工し、ステンレス製の直径１２ｍｍの芯金にスパイラ
ル状に巻き付け帯電ローラを作製した。

【００８０】ここで、短冊にカットした部分は、毛落ち
が起こらないようウレタンバインダーで固着させてい
る。

【００８１】（実施例２）海部がポリエチレンテレフタ
レート、島部がポリエチレン（フィラメント数２５、島
部繊維径０．５μｍ）からなる海島型繊維の平織りシー
トを８５℃の水酸化ナトリウム水溶液に浸し海部を加水
分解処理して、ポリエチレン極細繊維を発生させた。こ
れを用いて実施例１と同様な方法により帯電ローラを作
製した。ここで、起毛繊維シートの抵抗は、３×１０⁶
Ωであった。

【００８２】（実施例３）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分割繊維（フィラメント数１
６、繊維径０．８μｍ）と導電性カーボンを分散した導
電性アクリル繊維（単一繊維、繊維径３０μｍ、抵抗１
×１０⁴ Ω）から平織り織布を作製した。これに、高圧
水流を噴射し、分割繊維を開繊した後、サンドペーパー
で起毛処理した。更に、起毛繊維シートの表面を剛性ブ
ラシでブラッシングし、起毛部の毛並みを揃えた。起毛
繊維シートの抵抗は、２×１０⁷ Ωであった。

【００８３】次に、上記起毛繊維シートを、ステンレス
製の直径６ｍｍ金属芯（導電性基体）に、導電剤として
カーボンブラックと酸化すずを混合分散したＥＰＤＭ発
泡体（平均発泡セル径１００μｍ）の層を設けた外径１
２ｍｍの導電性弾性ローラ上に巻き付け帯電ローラを作
製した。

【００８４】（実施例４）実施例１と同様な起毛繊維シ
ートを、ブレード状ステンレス基体（厚み２ｍｍ）の感
光体接触面を覆うように貼りつけ、帯電ブレードを作製
した。

【００８５】（実施例５）ポリエチレンテレフタレート
と６ナイロンからなる分割繊維（フィラメント数８、繊
維径１μｍ）を希塩酸で洗浄してから、２０重量％の塩
化第２水溶液に６時間浸漬し、塩化鉄成分を吸着させ
た。これをピロール蒸気が満たされた密閉容器にセット
し、２４時間放置して重合反応を行った。反応後、純粋
とエタノールで十分に洗浄してから１００℃で乾燥し
た。

【００８６】次に、上記繊維を平織りシートに加工し、
更に高圧水流を噴射し分割繊維を開繊した。開繊後、サ
ンドペーパーと剛性ブラシを使用して起毛処理を行っ
た。起毛繊維シートの抵抗は、１×１０⁸ Ωであった。

【００８７】起毛繊維シートは、導電性カーボンブラッ
クを分散したＥＰＤＭ発泡体（平均発泡セル径１００μ
ｍ、外径１２ｍｍ、芯金６ｍｍ）に巻き付け、帯電ロー
ラを作製した。

【００８８】（比較例１） 導電性カーボンブラックを分散した導電性アクリル繊維
（単繊維、繊維径２０μｍ、抵抗１×１０^４Ω）を横線
が互いに接するように平織りすることにより平織りシー
トを作成し、更に、サンドペーパーで起毛した後ブラッ
シングにより毛並みを揃えた。

【００８９】得られた起毛繊維シートを用いた以外は実
施例１と同様にして帯電ローラを作製した。

【００９０】（比較例２） 繊維シートを未開繊及び未起毛の状態で導電化した以外
は実施例１と同様にして帯電ローラを作製した。

【００９１】（比較例３） 実施例３における繊維シートを未開繊および未起毛の状
態で、ブレード状ステンレス基体（実施例４と同様品）
に取付け帯電ブレードを作製した。

【００９２】（比較例４） 実施例３の分割繊維を０．４ｍｍにカットし、水酸化ナ
トリウム水溶液で海部を加水分解した。得られた極細繊
維３０重量部を導電性酸化すず３０重量部と共にウレタ
ン樹脂に混合分散した。これを、実施例５で用いたもの
と同様のＥＰＤＭ発泡体にディッピングコートし、厚さ
１００μｍの表層を形成した。

【００９３】（評価）帯電ローラを図７に示す電子写真
装置（レーザープリンター）に装着し、圧接加重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。

【００９４】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−１５０％の対向周
速差で回転する帯電ローラに所定の電圧を印加し、感光
体の表面削れと画質を調査した。

【００９５】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。

【００９６】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％）の３条件とした。

【００９７】印加電圧はＡＣ１．８ｋＶｐｐ＋ＤＣ−７
００Ｖ及びＤＣ−１２００Ｖとした。

【００９８】耐久枚数は２万枚耐久とした。

【００９９】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。

【０１００】評価項目は、以下の３項目である。 １）帯電部材に起因するカブリとして、初期画像のカブ
リと耐久した帯電部材を未耐久の感光体で画像出しを行
った時の画像カブリ評価。 ２）ドラム削れ起因のカブリとして、耐久感光ドラムに
よる画像カブリ評価。 ３）ＤＣ帯電による画像カブリ評価。

【０１０１】画質は、カブリ５％を境界とする４段階で
評価した（表１）。

【０１０２】

【表１】

【０１０３】（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。

【０１０４】本発明の帯電部材は、表面削れに起因した
画像カブリは未発生で均一な帯電性を発揮し、耐久後も
カブリによる画質低下は全く認められなかった。

【０１０５】ＤＣ帯電の場合も、帯電性は良好で、カブ
リは５％以下であった。

【０１０６】これに対し、未起毛の繊維絡合体では、感
光体削れは防止できず、また十分な帯電性か得られない
ために画像カブリが目立った。

【０１０７】極細繊維を樹脂に分散させた場合も帯電性
は低く、感光体削れによる帯電不良が発生した。

【０１０８】

【表２】

【０１０９】（感光体製造例１）φ３０ｍｍのアルミニ
ウムシリンダー上に機能層を５層設ける。

【０１１０】第１層は導電層であり、アルミニウムドラ
ムの欠陥などをならすため、またレーザ露光の反射によ
るモアレの発生を防止するために設けられている厚さ約
２０μｍの導電性粒子含有樹脂層である。

【０１１１】第２層は正電荷注入防止層（下引層）であ
り、アルミニウム支持体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のを防止する役割を
果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによ
って１０⁶ Ωｃｍ程度に抵抗調整された厚さ約１μｍの
中抵抗層である。

【０１１２】第３層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の
顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層であり、レ
ーザ露光を受けることによって正負の電荷対を発生す
る。

【０１１３】第４層は電荷輸送層であり、ポリカーボネ
ート樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、厚さ２０
μｍのＰ型半導体である。従って、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ず、電荷発生
層で発生した正電荷のみを感光体表面に輸送することが
できる。

【０１１４】第５層は電荷注入層であり、光硬化性のア
クリル樹脂にＳｎＯ₂ 超微粒子を分散した厚さ３μｍの
層である。具体的には、アンチモンをドーピングして低
抵抗化した粒径約０．０３μｍのＳｎＯ₂ 粒子を樹脂に
対して６５重量％、更に、４フッ化エチレン樹脂粒子を
３０重量％、分散財を１．２重量％分散したものであ
る。

【０１１５】これによって、感光体表面の体積抵抗値
は、電荷輸送層単体の場合３×１０¹⁵Ωｃｍであったの
に比べ、７×１０¹²Ωｃｍまで低下した。

【０１１６】（感光体製造例２）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、光導電層及び表面層（電荷注入層）を順次形成し
た。

【０１１７】まず、反応室を約７．５×１０^-3Ｐａにし
た後に、アルミシリンダー２５０℃に保ちつつ、ＳｉＨ
₄ 、Ｂ₂ Ｈ₆ 、ＮＯ及びＨ₂ ガスを反応室内に送り込む
一方、反応室よりガスを流出させて３０Ｐａ程度の内圧
にした後に、グロー放電を生起させて厚さ５μｍの防止
層を形成した。

【０１１８】この後、防止層の形成と同様な方法を用
い、ＳｉＨ₄ 及びＨ₂ ガスを使用し、５０ｐａの内圧に
した後に、厚さ２０μｍの光導電層を形成し、更に、Ｓ
ｉＨ₄、ＣＨ₄ 及びＨ₂ ガスを使用し、５５Ｐａの圧力
下でグロー放電により厚さ０．５μｍのＳｉとＣからな
る表面層を形成し、アモルファイシリコン感光体を作成
した。

【０１１９】（実施例６〜１１及び比較例５〜６） 上記感光体製造例１及び２で得られた感光体（以下、感
光体１及び２とする）を用いて実施例１〜５及び比較例
１で得られた帯電部材（以下、帯電部材１〜５及び比較
帯電部材１とする）を評価した。

【０１２０】電子写真装置は、実施例１〜５及び比較例
１で用いたものと同様の構成を有するものを用いたが、
印加電圧は実施例７〜８及び比較例５においてはＤＣ−
７５０Ｖとし、実施例９〜１１及び比較例６においては
＋５００Ｖとした。

【０１２１】評価は初期における帯電効率と２万枚の耐
久試験後の画像カブリの評価とした。

【０１２２】帯電効率は、（感光体の帯電電位／印加電
圧）×１００（％）で示され、９０％以上であれは良好
な帯電性、９５％以上であれば優れた帯電性である。カ
ブリの評価基準は表１に準じる。環境条件はＬ／Ｌ（１
５℃、１０％）とした。結果を表３に示す。

【０１２３】（比較例７及び８） 比較例２及び３で得られた帯電部材（以下比較帯電部材
２及び３とする）を用いた以外は実施例７と同様にして
帯電部材を評価した。結果を表３に示す。

【０１２４】

【表３】

【０１２５】

【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】本発明の帯電ローラの断面図である。

【図２】本発明の導電性弾性層を有する帯電ローラの断
面図である。

【図３】本発明の帯電ブレードの正面図と側面図であ
る。

【図４】本発明の帯電ベルトの断面図である。

【図５】従来の帯電ローラの断面図である。

【図６】接触帯電装置の正面図である。

【図７】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。

【符号の説明】 １ 本発明の接触帯電ローラ ２ 導電性基体（芯金） ３ 帯電層（起毛した繊維絡合体） ４ 導電性帯電層 １０ 従来の帯電ローラ １１ 導電性基体（芯金） １２ 帯電層 １３ 導電性弾性層 ２０ 接触帯電装置 ２１ 感光体（感光ドラム） ２２ 加圧バネ ２３ 電源 ３１ レーザー光 ３２ 現像装置 ３３ 転写装置 ３４ 転写材 ３５ クリーニング装置 ３６ 定着装置 ３７ プロセスカートリッジ ３８ レール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 吉野 公夫 (56)参考文献 特開 平５−188734（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−326910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−115503（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 101

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表面層を有し、該
   表面層がバフィング処理またはブラッシング処理によっ
   て起毛された、エッチング繊維または複合繊維を開繊す
   ることによって得られる分割繊維を絡合した繊維絡合体
   を有することを特徴とする帯電部材。
2. 【請求項２】 繊維絡合体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】 繊維絡合体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】 繊維絡合体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。