JP3862569B2 - 帯電部材、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は帯電部材、それを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関し、詳しくは、電圧を印加して被帯電体である電子写真感光体表面を所定の電位に帯電処理するための帯電部材、それを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法として多数の方法が知られているが、一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像を粉末現像剤（トナー）で現像を行って可視像とし、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、熱や圧力等により転写材にトナー画像を定着して複写物を得るものである。また、転写材上に転写されずに感光体上に残ったトナー粒子はクリーニング工程により感光体上より除去される。
【０００３】
また従来、電子写真の帯電装置としては、コロナ帯電器を用いたコロナ帯電装置が使用されてきたが、近年、これに代って接触帯電装置が実用化されている。接触帯電装置は、コロナ帯電装置に比べて、低い電圧を使用できる、オゾンの発生量が少ない、また装置を小型化できる等の利点を有している。なかでも接触帯電装置には、帯電部材として導電性ローラを用いたローラ帯電方式が、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。
【０００４】
図１に帯電ローラを用いた接触帯電装置の構成例を示す。
【０００５】
ローラ帯電方式では、導電性の弾性ローラ（帯電ローラ）１を被帯電体である感光体２に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって、感光体表面への帯電を行う。
【０００６】
具体的には、帯電は帯電部材から被帯電体への放電によって行われるため、ある閾値電圧以上の電圧印加することによって帯電が開始される。例えば、厚さ２５μｍの有機感光体（ＯＰＣ感光体）に対して帯電ローラを加圧当接させた場合には、約６５０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１の直線上に感光体表面電位が増加する。以後、この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。つまり、電子写真に必要とされる感光体電圧Ｖｄを得るためには、帯電ローラにはＶｔｈ＋Ｖｄという直流電圧が必要となる。このようにして、接触帯電部材に直流電圧のみを印加して感光体を所定の電位に帯電する方法を一般にＤＣ帯電と称する。
【０００７】
また、帯電の均一化を図るために特開昭６３−１４９６６９号公報に開示されるように、所望の感光体表面電位Ｖｄに相当する直流電圧にＶｔｈの２倍以上のピーク間電圧を持つ交流電圧との重畳電圧を接触帯電部材に印加する、いわゆるＡＣ帯電方式が実用化されている。
【０００８】
次に、接触帯電部材としての構成例を説明する。
【０００９】
図２は帯電ローラの概略断面図である。帯電ローラは、導電性支持体（芯金）１ａの上に被帯電体との均一な当接部を形成するために必要な弾性層１ｂと、更にその上に耐摩耗性や耐感光体汚染性の向上等の目的に応じて、抵抗層１ｃを設けた構成のものが使用される。
【００１０】
弾性層１ｂは、ＥＰＤＭ、ＩＲ、ＳＢＲ、シリコーンゴム及びウレタンゴム等の合成ゴムに導電性カーボンブラック等の導電剤が分散された構成になっている。
【００１１】
抵抗層１ｃは、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びフッ素樹脂等の合成樹脂に抵抗調整のために導電性カーボンブラック、導電性酸化スズ及び導電性酸化チタン等の導電剤が分散された構成になっている。この際、抵抗層は粉末現像剤が感光ドラム表面に融着するのを防止する目的で、低硬度に調整されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像耐久により、帯電部材表面への汚れが付着し、帯電性を阻害されることによって、画像上に帯電部材ピッチの濃度ムラが発生することが少なくなかった。この帯電部材表面の汚れは、トナーやトナーの外添剤、紙粉、感光ドラムの削れ粉等である。とりわけ直流電圧のみを印加するＤＣ帯電方式の場合は、帯電部材の表面汚れが画像不良として現れ易い傾向があった。
【００１３】
従来、帯電部材の表面汚れを低減する目的で、表面を形成する材料にシリコーンオイルやフッ素系界面活性剤を含有させることが試みられている。しかしながら、いずれも表面に移行してしまい、帯電部材と接触する感光ドラム表面に付着したり、割れ（マイクロクラック）を発生させたりする原因となった。しかも、シリコーンオイルやフッ素系界面活性剤による表面汚れ低減の効果は、初期に限られ、長期にわたって安定した効果は得られなかった。
【００１４】
本発明の目的は、上記の課題を解決し、帯電部材表面の汚れを少なくし、しかも長期にわたって高品質の画像を安定して供給できる帯電部材、それを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジ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、導電性支持体、該導電性支持体上に形成された弾性層、及び、該弾性層の表面を覆う抵抗層を有する帯電部材において、
該抵抗層が下記式（Ｉ）で示される単量体と重合性官能基を有する化合物とを共重合させて得られるシリコーン系くし型グラフトポリマーを含有することを特徴とする帯電部材が提供される。
【００１６】
【化３】

【００１７】
式（Ｉ）中、Ｒ₁は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ₂は置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｘはハロゲン原子又は置換基を有してもよいアルコキシ基を示す。ｎは１〜３の整数であり、ｍは０又は１であり、ｍが０のときｐは０〜３の整数でありｑは０〜１０の整数であり、ｍが１のときｐは２でありｑは３である。
【００１８】
本発明におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられ、アルキル基としてはメチル基、エチル基及びプロピル基等が挙げられ、アリール基としてはフェニル基及びナフチル基等が挙げられ、アルコシキ基としてはメトキシ基、エトキシ基及びプロポキシ基等が挙げられる。また、これらが有してもよい置換基としては、上述のようなハロゲン原子、アルキル基及びアリール基等が挙げられる。
【００１９】
また、本発明に従って、上記帯電部材を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジが提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明による画像形成装置の構成を示す模式図である。
【００２２】
２は被帯電体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下感光ドラムと記す）であり、矢印方向に周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され、該感光ドラム２のアルミニウムやステンレス等の導電性ドラム支持体、該支持体の外周面に形成された感光層から構成される。
【００２３】
１は接触帯電部材であり、本例は感光ドラム２表面に感光ドラム母線方向に略平行にして所定の押圧力で当接させて配設したローラ体（帯電ローラ）で、感光ドラム２の回転に従動回転する。あるいは帯電部材１を機構手段を用いて駆動回転させても構わない。
【００２４】
３は帯電部材２に対する電圧印加電源であり、この電源から帯電部材１の芯金１ａに所定の電圧を印加することで、回転する感光ドラム２の外周表面が所定の極性、電位に帯電処理される。帯電部材１に対する印加電圧として、ＡＣ＋ＤＣ帯電方式、電子写真感光体表面電位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との重畳電圧を帯電部材に印加することが好ましい。また、本発明の帯電部材は、表面の汚れ付着性に極めて優れているので、汚れの影響を受け易いＤＣ帯電方式に好ましく適用される。
【００２５】
帯電部材１により所定の表面電位に均一に一次帯電処理された感光ドラム２表面に対して、不図示のレーザースキャナ（露光手段）による目的画像情報のレーザービーム走査露光光４、現像手段５によるトナー現像、形成されたトナー像の転写手段６による転写材７（例えば紙）に対する転写工程が順次に実行され、トナー像転写を受けて感光ドラム１表面から分離された転写材７が不図示の定着手段へ導入されて画像形成物（プリント）として出力される。トナー像転写後の感光ドラム２表面は、クリーニング手段９で転写残りのトナーの付着汚損物の除去がなされて清浄面化され、繰り返し作像に供される。
【００２６】
また、クリーニングブレードやクリーニングローラ、廃トナー容器等の独立したクリーニング手段を具備せず、転写残りの現像剤（トナー）を現像手段５で静電気的に回収する、いわゆる「クリーナーレスシステム」にも適用できる。図４にクリーナーレスシステムの画像形成装置の一実施例を示した。図中の番号はいずれも図１と同様のものを示している。
【００２７】
また、本発明においては、感光ドラム２及び帯電部材１、更に必要に応じて現像手段５及びクリーニング手段９を一体に支持し、レール等の案内手段１１により画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジとしてもよい。
【００２８】
帯電部材（帯電ローラ）１は、電子写真感光体２と接触配置しており、該帯電部材に接続されている外部電源３から印加される直流電圧と交流電圧の重畳電圧、あるいは直流電圧により、感光体２に対して帯電を行う。
【００２９】
図２及び図３に本発明の帯電部材（帯電ローラ）の層構成の例を示す。
【００３０】
本発明の帯電部材１は図２のように、導電性支持体上１ａ上に少なくとも弾性層１ｂと、該弾性層を被覆してなる抵抗層１ｃから構成される。
【００３１】
本発明の電子写真装置に用いられる帯電部材１（帯電ローラ）は、以下のように構成される。
【００３２】
導電性支持体（芯金）１ａとしては、鉄、銅、ニッケル、ステンレス及び真鍮等の金属丸棒をそのまま用いてもよいし、表面に防錆や耐摩耗性を目的に化学ニッケルメッキやクロムメッキ等の表面処理を施しても差し支えない。ただし表面処理をする場合は、導電性を損なわないことが必要である。
【００３３】
更に、本発明における帯電部材の導電性弾性層１ｂは、帯電部材と電子写真感光体との接触部分を均一にするために低硬度の弾性材料を用いて形成される。弾性層１ｂは、加硫ゴム又は熱可塑エラストマーの中に導電剤を分散混合させて抵抗調整した弾性材料から構成される。
【００３４】
加硫ゴムとしては、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム又はウレタンゴム等を使用できる。
【００３５】
また、熱可塑性エラストマーとしては、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー又はポリ塩化ビニル系エラストマー等を用いることができる。
【００３６】
上記材料のなかでも、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム（エピクロルヒドリン単独重合体（ＣＯ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体（ＧＣＯ）及びエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体（ＧＥＣＯ）はそれ自体が中抵抗を有しており、抵抗調整の容易さの観点からより好ましく用いることができる。
【００３７】
また、導電剤としては、導電性カーボンブラックや導電性カーボングラファイト、導電性酸化チタン、導電性酸化スズ及び導電性酸化亜鉛等の金属酸化物、導電性硫酸バリウム、導電性チタン酸カリウム、あるいは金、銀、銅、ニッケル、真鍮等の金属粉、あるいは四級アンモニウム塩、アルカリ金属塩、スルホン酸塩、ポリアルキレングリコール等のイオン導電剤を使用できる。また、これらの導電剤を単独又は２種類以上組み合わせて使用しても差し支えない。
【００３８】
弾性層１ｂは、例えば次のような方法で導電性支持体（芯金）１ａ上に形成される。上記ゴムあるいは熱可塑性エラストマー原料中に導電剤、可塑剤のほか充填剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、分散剤及び離型剤等の配合剤を加え、加圧ニーダー、バンバリーミキサー及びオープンロール等の一般的な混練機を用いて分散混練する。次いで、押出成形、射出成形又は圧縮成形等の成形方法で導電性支持体（芯金）１ａ上に被覆される。更に、加硫缶、連続加硫又はプレス加硫等の方法で加硫して、弾性層１ｂとして形成される。更に、必要に応じて、湿式研磨、乾式研磨、研削ブラスト等の方法で外径寸法や表面粗さを調整することができる。
【００３９】
弾性層１ｂの体積抵抗率は、１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。弾性層の体積抵抗率が１×１０¹⁰Ω・ｃｍを超える場合は、弾性層１ｂ中で印加電圧が降下して、必要な放電電流が得られず、感光ドラムの帯電性が悪くなり易い。
【００４０】
弾性層１ｂの形態としては、上記弾性材料のソリッド体（無発泡）あるいは発泡体のどちらで形成しても構わない。
【００４１】
本発明の帯電部材の抵抗層１ｃは結着樹脂中に、式（Ｉ）と、重合性官能基を有する化合物とを共重合させて得られるシリコーン系くし型グラフトポリマーを含有させることで得られる。結着樹脂中にシリコーン系くし型グラフトポリマーを含有することによって、帯電部材表面の汚れの付着性が低下し、帯電部材の耐久性が向上する。
【００４２】
本発明で用いられるシリコーン系グラフトポリマーは、ケイ素原子を側鎖に有し、末端に重合性の官能基を有する単量体（Ｉ）と、ケイ素原子を持たない重合性の官能基を有する単量体もしくは末端に重合性の官能基を有する分子量１０００から１００００程度の比較的低分子量のポリマーからなるマクロモノマーとを共重合して得られるものであり、主鎖に対してシリコーンを含有する側鎖が枝状にぶら下がった構造を有している。
【００４３】
式（Ｉ）で表わされるシリコーンを側鎖に有する単量体としては、具体例的には次のような化合物が挙げられる。
【００４４】
【化４】

【００４５】
【化５】

【００４６】
【化６】

【００４７】
【化７】

【００４８】
【化８】

【００４９】
【化９】

【００５０】
【化１０】

【００５１】
【化１１】

【００５２】
【化１２】

【００５３】
一方の重合性官能基を有する化合物の具体例としては、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、スチレン、イタコン酸、フマル酸及びマレイン酸等のビニルモノマーが挙げられる。
【００５４】
また、抵抗層１ｃの結着樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、アクリル−スチレン共重合樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂又はポリイミド樹脂等の合成樹脂を用いることができ、これら結着樹脂中に弾性層１ｂで挙げた各種導電剤を分散して抵抗調整して形成される。結着樹脂としては、柔軟性、耐摩耗性及び機械強度を併せ持ち、しかも前記シリコーン系くし型グラフトポリマーとの相溶性に優れているε−カプロラクトン変性水酸基含有アクリルポリマーを主体としてなるポリマーを結着樹脂に用いることがより好ましい。
【００５５】
ε−カプロラクトン変性水酸基含有アクリルポリマー（式（ＩＩ））としては、ヒドロキシアルキルアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルにε−カプロラクトンを開環重合させたポリカプロラクトン変性ヒドロキシアルキルアクリル酸エステルの重合体又はポリカプロラクトン変性メタクリル酸エステルの重合体、又はビニルモノマーとの共重合体である。
【００５６】
【化１３】

【００５７】
式（ＩＩ）中、Ｒ₃は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ₄はメチル基、エチル基又はプロピル基を示し、ｍは整数、ｎは平均０．３〜５である。
【００５８】
これらのポリマーをそのまま結着樹脂として用いても好ましいが、表面汚れ付着低減には側鎖の活性水酸基を架橋剤で架橋することがより好ましい。
【００５９】
架橋剤としては、イソシアネート化合物あるいはメラミン化合物を用いることが好ましい。
【００６０】
イソシアネート化合物としては、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、ポリイソシアネート及びこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
【００６１】
脂肪族ジイソシアネートとしては、エチレンジイソシアネート、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（ＨＤＩ）、ドデカメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、２，６−ジイソシアネートメチルカプロエート、ビス（２−イソシアネートエチル）フマレート、ビス（２−イソシアネートエチル）カーボネート及びテトラメチレンキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）等が挙げられる。
【００６２】
脂環式ジイソシアネートとしては、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート（水添ＴＤＩ）及びビス（２−イソシアネートエチル）４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボキシレート等が挙げられる。
【００６３】
芳香族ジイソシアネートとしては１，３−及び／又は１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−及び／又は２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタン−２，４’−及び／又は４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、及びｍ−及び／又はｐ−イソシアネートフェニルスルホニルイソシアネート等）が挙げられる。
【００６４】
ポリイソシアネートとしては、ＨＤＩの三量体、ＩＰＤＩの三量化物、ポリトリレンジイソシアネート（粗製ＴＤＩ）、ポリフェニルメタンポリイソシアネート（粗製ＭＤＩ）及び変性ＭＤＩ（カーボジイミド変性ＭＤＩ等）等が挙げられる。
【００６５】
また、これらイソシアネート化合物の活性ＮＣＯ基にカプロラクタム、フェノール、三級アルコール、オキシム等のブロック化剤を付加したブロックイソシアネートを用いることもできる。
【００６６】
また、メラミン化合物としては、メチル化メラミン、ｎ−ブチル化メラミン及びｉｓｏ−ブチル化メラミン等が挙げられる。
【００６７】
抵抗層１ｃにおけるシリコーン系くし型グラフトポリマーの含有量は、結着樹脂１００質量部に対して、０．０５質量部〜１０質量部の割合であることが好ましい。シリコーン系くし型グラフトポリマーの含有量が０．０５質量部未満の場合は、抵抗層表面の表面改質が十分に行われず、その結果、表面汚れ低減の効果が期待できない。また、シリコーン系くし型グラフトポリマーの含有量が１０質量部を超えると、結着樹脂との相溶性が低下したり、抵抗層の塗膜強度が低下したりする。
【００６８】
抵抗層１ｃの体積抵抗率は、１×１０⁷〜１×１０¹²Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましい。抵抗層の体積抵抗率が１×１０⁷Ω・ｃｍよりも低い場合には、感光体にピンホールや傷等の表面欠陥が存在すると、接触帯電域全面にわたって帯電電荷が乗らなくなるいわゆる「電荷抜け」が生じ易くなる。電荷抜けが発生すると、出力画像はその電荷抜け部分に対応して、正規現像の場合は白抜けし、反転現像の場合は黒抜けし、画像品位が低下する。また、体積抵抗率が１×１０¹²Ω・ｃｍを超えると、印加電圧が降下して適正な放電電流が得られず、感光体の帯電性が悪化する。直流のみを印加するＤＣ帯電方式の場合は、帯電の不均一に起因する微小な横スジや微小な横白スジが発生し易くなる。
【００６９】
抵抗層１ｃは、例えば次のような方法で作製される。
【００７０】
前記合成樹脂（結着樹脂）を溶剤に溶解した溶液中に所定量の導電剤を加え、ビーズミル、サンドミル、ボールミル、３本ロール、ペイントシェーカー、高圧衝突分散機、羽型攪拌機又はホモジナイザー等の塗料分散機を用いて導電剤を分散する。次いで、この導電剤分散液を導電性弾性層１ｂ上に、浸漬塗工法、スプレー塗工法、ロールコート法、カーテンコート法又はグラビア印刷等の塗工方法で塗布する。更に、熱風循環乾燥機や赤外線乾燥炉等を用いて溶剤を除去し、導電性弾性層１ｂ上に乾燥塗膜として抵抗層１ｃを形成する。
【００７１】
抵抗層１ｃの膜厚は、２〜１０００μｍの範囲が好ましい。膜厚が２μｍ未満の場合は耐電圧性が低下し易い。すなわち、感光体にピンホールや傷等の表面欠陥が存在すると、抵抗層が絶縁破壊し易くなる。また、弾性層１ａの表面粗さの影響を少なくするためには抵抗層１ｂの膜厚は５μｍ以上が好ましい。一方、膜厚が１０００μｍを超えると、溶剤を揮発させるのに時間がかかり、生産性が悪くなり易い。
【００７２】
また、直流帯電方式の場合は、抵抗層１ｂの膜厚は５０μｍ以下が好ましい。膜厚が５０μｍを超えると、体積抵抗率が１×１０⁷〜１×１０¹²Ω・ｃｍの範囲にあっても、帯電の不均一に起因する微小な横スジや微小な横白スジがわずかではあるが発生し易くなる。
【００７３】
帯電部材表面への汚れの付着性は、帯電部材表面の動摩擦係数と相関がある。帯電部材表面の汚れを低減させるためには、弾性層１ａの表面に抵抗層１ｂを設けた帯電ローラの場合は、「オイラーベルト方式」で求めたステンレスフィルム（厚み２０μｍ）表面との動摩擦係数が０．２０以下にすることが好ましい。更に、耐久性の点から０．１５以下にすることがより好ましい。このオイラーベルト方式の動摩擦係数の測定方法は、ローラ自身を測定しているので、試験片やシートサンプル、塗膜サンプルでの摩擦係数測定よりも実用的であり、表面汚れの付着性との相関関係が見られる。
【００７４】
また、図３に示すように抵抗調整や弾性層からの低分子量成分がしみ出すのを防止する目的で、弾性層１ｂと抵抗層１ｃの間に中間層１ｄを設けた構成にしても構わない。
【００７５】
【実施例】
以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。
【００７６】
（実施例１）
帯電部材の作製
＜帯電部材の弾性層の作製＞
以下の原料を２０℃に温調した加圧ニーダーで１５分間混練した。
【００７７】
エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−
アリルグリシジルエーテル共重合体（ＧＥＣＯ） １００質量部
炭酸カルシウム ３０質量部
酸化亜鉛 ５質量部
ステアリン酸亜鉛 １質量部
ポリエステル系可塑剤（セバシン酸系ポリエステル） １０質量部
老化防止剤 １質量部
過塩素酸のテトラアルキルアンモニウム塩 １質量部
【００７８】
更に、上記混合物を６０℃に温調した２本ロールを用い、加硫促進剤（ベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ））２質量部及び加硫促進剤（テトラチウラムモノスルフィド（ＴＳ））０．５質量部を加えて、５分間混練して弾性層用コンパウンドを作製した。
【００７９】
次いで、外径６ｍｍ、長さ２５８ｍｍのステンレス棒を導電性支持体（芯金）とし、この外周に前記コンパウンドを押出成形法により成形したのち、加硫缶中で加圧水蒸気により１６０℃、３０分間加熱して加硫した。
【００８０】
更に、表面を乾式研磨して外径１２ｍｍ（弾性層厚み３ｍｍ）、面長２３０ｍｍの弾性層を有するローラを得た。
【００８１】
弾性層材料の体積抵抗率は、同じ材料で厚み２ｍｍの加硫シートを作製し、ＪＩＳ−Ｋ６９１１にしたがって測定した。測定は、温度２３℃／相対湿度５５％環境下で行い、抵抗率測定機（商品名：ハイレスタＵＰ、三菱化学（株）製）を使用した（印加電圧１０Ｖ、測定時間１分間）。得られた弾性層材料の体積抵抗率は、４×１０⁷Ω・ｃｍであった。
【００８２】
＜抵抗層材料の作製＞
実施例に用いたシリコーン系くし型ポリマー（試料Ｎｏ．Ａ〜Ｅ）の組成を表１に示した。いずれも式（Ｉ）とラジカル重合性モノマーを共重合して得られたものである。
【００８３】
【表１】

【００８４】
＜抵抗層材料＞
スチレン−εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート
共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分３０％） １００質量部
導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ） ２４質量部
シリコーン系くし型ポリマー（試料Ａ） 変量
【００８５】
この混合液をガラスビーズ（平均粒径φ０．８ｍｍ）を分散メディアとして、竪型サンドミルで５時間分散した。ビーズを分離した分散液にヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）をＮＣＯ／ＯＨ＝１．０になるように加え、抵抗層用塗料を調整した。
【００８６】
前記弾性層を有するローラの表面に抵抗層塗料を浸漬コートしたのち、熱風循環乾燥炉中で、温度１４０℃で１時間乾燥した。乾燥後の抵抗層の厚みは１８μｍであった。
【００８７】
抵抗層材料の体積抵抗率は、抵抗層用塗料をアルミニウム箔（厚み１００μｍ）上にバーコータで塗工したサンプルを用いて測定した。測定は温度２３℃／相対湿度５５％環境下で行い、抵抗率測定機（商品名：ハイレスタＵＰ、三菱化学（株）製）を使用した（印加電圧１０Ｖ、測定時間１分間）。得られた抵抗層の体積抵抗率は、５×１０¹¹Ω・ｃｍであった。
【００８８】
このようにして得られたローラを実施例１の帯電ローラとした。
【００８９】
（画像耐久評価方法）
前記帯電ローラをレーザビームプリンタ（商品名：ＬＢＰ−１６６０、キヤノン（株）製）に使用するプロセスカートリッジ（商品名：ＥＰ−５２カートリッジ、キヤノン（株）製）に装着した。次いで、このプリンターに１次帯電用電源として外部から高圧電源を接続して使用し、感光体の暗部電位が−６００Ｖになるように直流電圧を印加した。
【００９０】
画像耐久試験は、前記評価装置を用い、低温低湿環境（温度１５℃、相対湿度１０％）下で、Ａ４紙サイズ文字画像（画像印字比率５％原稿）を１００００枚出力して実施した。画像評価は、耐久試験前後に同環境下で横ハーフトーン画像（１２００ｄｐｉ、１ドット２スペース・ハーフトーン）を１０枚出力して行った。画像評価は次のようにした。
○：均一な画像が得られた。
△：画像上にごくわずかに帯電ローラ周期（３８ｍｍピッチ）の濃度ムラが発生した。
×：画像上に帯電ローラ周期（３８ｍｍピッチ）の濃度ムラが発生した。
【００９１】
前記の方法で画像耐久試験を行った結果、１００００枚通紙後にも安定した高品位の画像が得られた。画像ランクは○であった。
【００９２】
＜帯電ローラ表面の動摩擦係数の測定方法＞
帯電ローラの動摩擦係数は、図５に示したような方法で測定した。
【００９３】
一端がロードセルあるいはテンションゲージ５１に接続されるとともに他端に一定荷重Ｗが与えられたシート状体５２（例えば、ステンレスフィルムやプラスチックフィルム）を、軸固定した帯電ローラの表面に所定の巻付け角度θ（実施例では９０°）で接触させておき、該ローラを矢印方向に一定速度で回転させることによりシート状体を該ローラ表面で摺動させるときの張力Ｔを検出するようにしたローラ摩擦係数測定機で評価した。このとき検出した張力Ｔを、次のオイラーの式に適用して動摩擦係数μを求めた。
【００９４】
μ＝（１／θ）・ｌｎ（Ｔ／Ｗ）
μ：動摩擦係数
θ：巻付け角（ラジアン）
Ｗ：荷重（ｇ）
Ｔ：張力（ｇ）
【００９５】
帯電ローラ表面の動摩擦係数測定は、ステンレスフィルム（厚み２５μｍ、幅２０ｍｍ）を用い、総荷重Ｗ＝１００ｇの条件で、画像耐久試験の前後で測定した。耐久後の測定は、帯電ローラ表面を乾拭きしたのち実施した。結果を表２に示した。
【００９６】
（帯電ローラ表面の汚れの付着量測定）
画像耐久後、帯電ローラ表面に付着した汚れの量を図６に示した通りの装置で測定した。
【００９７】
測定は、内径５ｍｍ程度の筒状の吸い口６１の先端を帯電部材表面に軽く当て、長手方向にスライドさせて、トナー等の表面の付着物をホース６３の先の吸引ポンプで吸い取る。吸い口６１から吸い込まれたトナー等の付着物は、精密フィルター部６２に捕獲される。付着物量の測定は、付着物吸引前後のフィルター部６２の質量差すなわち吸い込まれた付着物量Ｍと、帯電ローラ表面の吸引面積Ｓを測り、Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ²）として求めた。結果を表２に示した。
【００９８】
＜感光体との当接試験＞
前記と同様の方法で作製した帯電ローラをプロセスカートリッジ（商品名：ＥＰ−５２カートリッジ、キヤノン（株）製）に組み込んで、温度４０℃／相対湿度９５％の環境下に３０日間放置した。次いで、プロセスカートリッジから帯電ローラを取り外す際に感光ドラムとの貼り付き性を観察した。更に、帯電ローラが当接していた感光体の表面を光学顕微鏡で詳しく観察した。
【００９９】
（１）貼り付き性のレベル
感光ドラムと帯電ローラとの間に、
貼り付きが全くなかった：Ａ
わずかに貼り付きがあった：Ｂ
強い貼り付きがあった：Ｃ
【０１００】
（２）感光体汚染性のレベル
感光ドラムの帯電ローラ当接部表面に、
全く変化がなかった：○
付着物が存在した：△
微小な割れが発生した：×
【０１０１】
実施例１において抵抗層中のシリコーン系くし型ポリマー（試料Ａ）の添加量を振った実験結果を表２に示した。
【０１０２】
（実施例２）
抵抗層材料を以下のようにした以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、各評価を実施した。実験結果を表２に示した。
【０１０３】
＜抵抗層材料＞
スチレン−εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート
共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分３０％） １００質量部
導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ） ２４質量部
シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｂ） 変量
架橋剤 なし
【０１０４】
（実施例３）
抵抗層材料を以下のようにした以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、各評価を実施した。実験結果を表２に示した。
【０１０５】
＜抵抗層材料＞
スチレン−εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート
共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分３０％） １００質量部
導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ） ２４質量部
シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｂ） 変量
架橋剤 イソホロンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）
【０１０６】
（実施例４）
抵抗層材料を以下のようにした以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、各評価を実施した。実験結果を表２に示した。
【０１０７】
＜抵抗層材料＞
スチレン−εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート
共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分３０％） １００質量部
導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ） ２４質量部
シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｃ） 変量
架橋剤 ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）
【０１０８】
（実施例５）
抵抗層材料を以下のようにした以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価を実施した。実験結果を表２に示した。
【０１０９】
＜抵抗層材料＞
εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート−
アクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体溶液
（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％） １００質量部
導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ） ２０質量部
シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｄ） 変量
架橋剤 ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）
【０１１０】
（実施例６）
抵抗層材料を以下のようにした以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価を実施した。実験結果を表３に示した。
【０１１１】
＜抵抗層材料＞
εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート−
アクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体溶液
（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％） １００質量部
導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ） ２０質量部
シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｅ） 変量
架橋剤 イソホロンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）
【０１１２】
（実施例７）
抵抗層材料を以下のようにした以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価を実施した。実験結果を表３に示した。
【０１１３】
＜抵抗層材料＞
εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート−
アクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体溶液
（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％） １００質量部
導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ） ２０質量部
シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｃ） 変量
架橋剤 ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）
【０１１４】
（実施例８）
抵抗層材料を以下のようにした以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価を実施した。実験結果を表３に示した。
【０１１５】
＜抵抗層材料＞
εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート−
アクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体溶液
（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％） １００質量部
導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ） ２０質量部
シリコーン系くし型ポリマー（試料Ｃ） 変量
架橋剤 ｎ−ブチル化メラミン
【０１１６】
（比較例１）
抵抗層材料を以下のようにした以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価を実施した。実験結果を表４に示した。
【０１１７】
＜抵抗層材料＞
εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート−
スチレン共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％） １００質量部
導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ） ２０質量部
架橋剤 ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）
【０１１８】
初期画像は良好であったものの、画像耐久試験１００００枚通紙後にハーフトーン画像に帯電ローラ周期（３８ｍｍピッチ）の濃度ムラが発生した。
【０１１９】
（比較例２）
抵抗層材料を以下のようにした以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価を実施した。実験結果を表４に示した。
【０１２０】
＜抵抗層材料＞
εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート−
スチレン共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％） １００質量部
導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ） ２０質量部
側鎖変性ジメチルシリコーンオイル ０．１質量部
架橋剤 ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）
【０１２１】
画像耐久試験１００００枚通紙後にハーフトーン画像に帯電ローラ周期（３８ｍｍピッチ）の濃度ムラが発生した。
【０１２２】
（比較例３）
抵抗層材料を以下のようにした以外は、実施例１と同様に帯電ローラを作製し、評価を実施した。実験結果を表４に示した。
【０１２３】
＜抵抗層材料＞
εカプロラクトン変性ヒドロキシエチルメタクリレート−
スチレン共重合体溶液（主溶剤ＭＩＢＫ、固形分２０％） １００質量部
導電性酸化スズ（平均粒径０．０２μｍ） ２０質量部
含フッ素非イオン系界面活性剤（商品名：モディパーＦ２００（日本油脂（株））
０．５質量部
架橋剤 ヘキサメチレンジイソシアネート三量体（イソシアヌレート体）
【０１２４】
画像耐久試験１００００枚通紙後にハーフトーン画像に帯電ローラ周期（３８ｍｍピッチ）の濃度ムラが発生した。
【０１２５】
【表２】

【０１２６】
【表３】

【０１２７】
【表４】

【０１２８】
【発明の効果】
上述したように、本発明によって、表面の抵抗層が前記式（Ｉ）と、重合性官能基を有する化合物とを共重合させて得られるシリコーン系くし型グラフトポリマーを含有しているので、表面の汚れ付着が極めて少ない帯電部材を提供することが可能となった。
【０１２９】
従って、本発明の帯電部材を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジは、長期にわたって均一で高品位な画像が得ることが可能となった。
【０１３０】
更に、本発明の帯電部材は、表面汚れの影響を受け易いＤＣ帯電に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】 本発明の帯電部材の構成例を示す図である。
【図３】 本発明の帯電部材の別の構成例を示す図である。
【図４】 本発明の画像形成装置の別の構成例を示す図である。
【図５】 本発明の実施例で行った帯電部材の動摩擦係数測定方法を示す概略図である。
【図６】 本発明の実施例で行った帯電部材表面の汚れ付着量測定方法の概略図である。
【符号の説明】
１ 帯電部材
１ａ 芯金
１ｂ 弾性層
１ｃ 抵抗層
１ｄ 中間層
２ 電子写真感光体
３ 外部電源
４ 露光光
５ 現像手段
６ 転写手段
７ 転写材
８ 定着手段
９ クリーニング手段
１０ プロセスカートリッジ
１１ 案内手段
５１ テンションゲージ
５２ シート状体
６１ 吸い口
６２ フィルター部
６３ ホース

Claims (11)

1. 導電性支持体、該導電性支持体上に形成された弾性層、及び、該弾性層の表面を覆う抵抗層を有する帯電部材において、
   該抵抗層が下記式（Ｉ）で示される単量体と重合性官能基を有する化合物とを共重合させて得られるシリコーン系くし型グラフトポリマーを含有することを特徴とする帯電部材：
   

   

   （式（Ｉ）中、Ｒ₁は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ₂は置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｘはハロゲン原子又は置換基を有してもよいアルコキシ基を示す。ｎは１〜３の整数であり、ｍは０又は１であり、ｍが０のときｐは０〜３の整数でありｑは０〜１０の整数であり、ｍが１のときｐは２でありｑは３である）。
2. 前記重合性官能基を有する化合物が、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、イタコン酸、フマル酸及びマレイン酸から選ばれる何れかである請求項１に記載の帯電部材。
3. 前記抵抗層において、結着樹脂１００質量部に対して、前記シリコーン系くし型グラフトポリマーが０．０５質量部〜１０質量部含有されている請求項１に記載の帯電部材。
4. 前記結着樹脂がε−カプロラクトン変性水酸基含有アクリルポリマーを主体としてなる請求項３に記載の帯電部材。
5. 前記結着樹脂がε−カプロラクトン変性水酸基含有アクリルポリマーと、イソシアネート化合物あるいはメラミン化合物の反応物を主体としてなる請求項３に記載の帯電部材。
6. 前記ε−カプロラクトン変性水酸機含有アクリルポリマーが下記式（ＩＩ）で示されるものである請求項５に記載の帯電部材：
   

   

   （式（ＩＩ）中、Ｒ₃は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ₄はメチル基、エチル基又はプロピル基を示し、ｍは整数、ｎは平均０．３〜５である）。
7. 前記帯電部材の動摩擦係数が０．２０以下である請求項１〜６のいずれかに記載の帯電部材。
8. 前記抵抗層の膜厚が５μｍ〜５０μｍである請求項１〜７のいずれかに記載の帯電部材。
9. 電子写真感光体と、該電子写真感光体に接触配置される帯電部材、露光手段、現像手段及び転写手段を備える画像形成装置において、該帯電部材が請求項１〜８のいずれかに記載の帯電部材であることを特徴とする画像形成装置。
10. 前記帯電部材に印加される電圧が直流電圧のみである請求項９に記載の画像形成装置。
11. 電子写真感光体及び該電子写真感光体に接触配置された帯電部材を備え、画像形成装置に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、該帯電部材が請求項１〜８のいずれかに記載の帯電部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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