(57)【要約】      （修正有）【課題】耐摩耗性及び摺動性に優れていると共に、電気抵抗調整層中のイオン導電剤のブリードアウト及びそれに伴う被帯電体の汚染が無く、しかも、保護層を構成する樹脂材料が帯びている粘着性に起因する長期間使用時の耐汚損性に優れた帯電部材を提供する。【解決手段】導電性支持体１と、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層２と、該電気抵抗調整層の表面に被覆された保護層３と、を有する帯電部材１０において、前記保護層３が粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンで構成されているものとする。前記保護層３を構成する粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンは、好ましくは、導電性粒子を含有している。【選択図】図１
2005195781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体と、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層の表面に被覆された保護層と、を有する帯電部材において、前記保護層が、粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンで構成されていることを特徴とする帯電部材。
【請求項２】
前記保護層を構成する粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンが、導電性粒子を含有していることを特徴とする請求項１に記載の帯電部材。
【請求項３】
前記保護層の厚さが、５〜１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電部材。
【請求項４】
前記電気抵抗調整層が、イオン導電性を有する加硫ゴム、熱可塑性エラストマー、又は、熱可塑性樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の帯電部材が、被帯電体上に近接配置されるように設けられていることを特徴とする着脱可能なプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項５に記載の着脱可能なプロセスカートリッジを有することを特徴とした画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において用いられる電子写真方式を採用した帯電部材に関し、さらに詳しくは、感光体に対して帯電処理を行う近接帯電方式用の帯電部材及びそれを有するプロセスカートリッジ、並びに、プロセスカートリッジを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置においては、感光体に対して帯電処理を行う帯電部材として、帯電ローラが一般的に用いられている。図２は、従来の帯電ローラを有する電子写真方式の画像形成装置の説明図である。
【０００３】
図３において、１２０は、従来の電子写真方式の画像形成装置である。従来の電子写真方式の画像形成装置１２０は、静電潜像が形成される感光体ドラム１０１、感光体ドラム１０１に接触して帯電処理を行う帯電ローラ１０２、レーザ光等の露光手段１０３、感光体ドラム１０１の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ１０４、帯電ローラ１０２にＤＣ電圧を印加するためのパワーパック１０５、感光体ドラム１０１上のトナー像を記録紙１０７に転写処理する転写ローラ１０６、転写処理後の感光体ドラム１０１をクリーニングするためのクリーニング装置１０８、及び、感光体ドラム１０１の表面電位を測定する表面電位計１０９から構成されている。
【０００４】
また、従来の電子写真方式の画像形成装置１２０は、プロセスカートリッジ着脱方式の装置となっている。即ち、従来の電子写真方式の画像形成装置１２０は、感光体ドラム１０１、帯電ローラ１０２、現像ローラ１０４、及び、クリーニング装置１０８の４つのプロセス機器を一括して画像形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリッジ１１０としてある。このプロセスカートリッジ１１０は、少なくとも、感光体１０１及び帯電ローラ１０２を備えていればよい。このプロセスカートリッジ１１０は、画像形成装置に対して所定の箇所に装着されることにより、画像形成装置本体側の駆動系及び電気系と接続状態となる。なお、図３では、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、本明細書において必要としないので、省略してある。
【０００５】
次に、従来の電子写真方式の画像形成装置１２０の基本的な作像動作について説明する。
【０００６】
感光体ドラム１０１に接触された帯電ローラ１０２に対してＤＣ電圧をパワーパック１０５から給電すると、感光体ドラム１０１の表面は、一様に高電位に帯電する。その直後に、画像光が感光体ドラム１０１の表面に露光手段１０３により照射されると、感光体ドラム１０１の照射された部分は、その電位が低下する。このような帯電ローラ１０２による感光体ドラム１０１の表面への帯電メカニズムは、帯電ローラ１０２と感光体ドラム１０１との間の微少空間におけるパッシェンの法則に従った放電であることが知られている。
【０００７】
画像光は、画像の白／黒に応じた光量の分布であるので、かかる画像光が照射されると、画像光の照射によって感光体ドラム１０１の面に記録画像に対応する電位分布、即ち、静電潜像が形成される。このように静電潜像が形成された感光体ドラム１０１の部分が現像ローラ１０４を通過すると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電画像を可視像化したトナー像が形成される。かかるトナー像が形成された感光体ドラム１０１の部分に、記録紙１０７が所定のタイミングでレジストローラ（図示せず）により搬送され、前記トナー像に重なる。そして、このトナー像が転写ローラ１０６によって記録紙に転写された後、該記録紙１０７は、感光体ドラム１０１から分離される。分離された記録紙１０７は、搬送経路を通って搬送され、定着ユニット（図示せず）によって、加熱定着された後、機外へ排出される。このようにして転写が終了すると、感光体ドラム１０１は、その表面がクリーニング装置１０８によりクリーニング処理され、さらに、クエンチングランプ（図示せず）により、残留電荷が除去されて、次回の作像処理に備えられる。
【０００８】
従来の帯電ローラとしては、芯軸の周囲に電気抵抗調整層を有する半導電性ローラが一般的に使用されている。電気抵抗調整層を構成する材料には、一般に加硫ゴムが用いられることが多いが、近年では、環境保護の観点からリサイクル性を有する熱可塑性樹脂、又は、熱可塑性エラストマーを用いることが検討されている。帯電ローラによる感光体ドラム表面への帯電メカニズムは、帯電ローラと感光体ドラムとの間の微小放電におけるパッシェンの法則に従った放電であることが知られている。感光体ドラムを所定の帯電電位に保持する機能を得るためには、電位抵抗調整層の電気抵抗値を半導電性領域（１０6 〜１０9 Ωｃｍ程度）に制御することが必要となる。電気抵抗値を制御する方法としては、カーボンブラック等の導電性顔料を電気抵抗調整層中に分散させる方法が一般的である。しかしながら、このような導電性顔料を用いる場合には、帯電部材を半導電性領域に設定しようとすると、電気抵抗値のバラツキが大きいので、部分的帯電不良等の画像欠陥が発生してしまうという問題があった。
【０００９】
一方、半導電化の別の手段として、イオン導電材料を用いる方法がある。この方法は、イオン導電材料を電気抵抗調整層のポリマーマトリックス中に分子レベルで分散させるものであるので、導電性顔料を電気抵抗調整層中に分散させる上記の方法と比べて電気抵抗値のばらつきが小さく、そのために、部分的な帯電不良は画像品質的に問題とならないが、イオン導電剤は、移行性があるので、経時で帯電ローラ表面へブリードアウトして感光体ドラムを汚染してしまい、そのために、画像不良を引き起こすという問題があった。
【００１０】
このような問題を解決するための手段として、電気抵抗調整層の表面にバリア機能を有する保護層を設けることが提案されている。この保護層は、帯電ローラとしての機能を損なわないよう、薄肉かつ均一で、表面性が良好であることが必要とされている。この保護層を構成する材料としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂等の樹脂が提案されている（特許文献１を参照。）。
【００１１】
しかしながら、これらの帯電ローラを画像形成装置に搭載して長期間使用すると、帯電ローラの表面保護層の主成分である樹脂材料が少なからず粘着性を帯びているので、帯電ローラの表面保護層が感光体ドラムから残存トナー、紙粉等を拾って、汚損してしまい、そのために、帯電不良、及び、画像ムラが生じてしまうといった問題があった。
【特許文献１】特許第２９４７０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。
【００１３】
即ち、本発明は、耐摩耗性及び摺動性に優れていると共に、電気抵抗調整層中のイオン導電剤のブリードアウト及びそれに伴う被帯電体の汚染が無く、しかも、保護層を構成する樹脂材料が帯びている粘着性に起因する長期間使用時の耐汚損性に優れた帯電部材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、導電性支持体と、該導電性支持体上に形成された電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層の表面に被覆された保護層と、を有する帯電部材において、前記保護層が、粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンで構成されていることを特徴とする帯電部材である。
【００１５】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記保護層を構成する粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンが、導電性粒子を含有していることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記保護層の厚さが、５〜１００μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれかに記載された発明において、前記電気抵抗調整層が、イオン導電性を有する加硫ゴム、熱可塑性エラストマー、又は、熱可塑性樹脂で構成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の帯電部材が、被帯電体上に近接配置されるように設けられていることを特徴とする着脱可能なプロセスカートリッジである。
【００１９】
請求項６に記載された発明は、請求項５に記載の着脱可能なプロセスカートリッジを有することを特徴とした画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２０】
（１）請求項１に記載された発明によれば、保護層が粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンで構成されているので、耐摩耗性及び摺動性に優れていると共に、電気抵抗調整層中のイオン導電剤のブリードアウト、それに伴う被帯電体の汚染が無く、しかも、保護層を構成する樹脂材料が帯びている粘着性に起因する長期間使用時の耐汚損性に優れた帯電部材を提供することができる。
【００２１】
（２）請求項２に記載された発明によれば、保護層を構成する粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンが導電性粒子を含有しているので、保護層に必要な電気抵抗値の調整を容易に行うことができ、そのために、保護層に必要な電気抵抗値の調整を容易に行うことができる。
【００２２】
（３）請求項３に記載された発明によれば、保護層の厚さが５〜１００μｍ以下であるので、帯電効率不足やリークが発生することがなく、しかも、均一画像が得られる帯電部材とすることができる。
【００２３】
（４）請求項４に記載された発明によれば、電気抵抗調整層がイオン導電性を有する加硫ゴム、熱可塑性エラストマー、又は、熱可塑性樹脂で構成されているので、電気抵抗調整層の電気抵抗値（堆積固有抵抗）を１０6 〜１０9 Ωｃｍとすることができると共に、電気抵抗値のバラツキを小さくできるので、均一画像が得られる帯電部材とすることができる。
【００２４】
（５）請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の帯電部材が被帯電体上に近接配置されるように設けられたプロセスカートリッジとするので、耐摩耗性及び摺動性に優れていると共に、電気抵抗調整層中のイオン導電剤のブリードアウト、それに伴う被帯電体の汚染が無く、しかも、保護層を構成する樹脂材料が帯びている粘着性に起因する長期間使用時の耐汚損性に優れた帯電部材を有する着脱可能なプロセスカートリッジとすることができる。
【００２５】
（６）請求項６に記載された発明によれば、請求項５に記載の着脱可能なプロセスカートリッジを有する画像形成装置とするので、耐摩耗性及び摺動性に優れていると共に、電気抵抗調整層中のイオン導電剤のブリードアウト、それに伴う被帯電体の汚染が無く、しかも、保護層を構成する樹脂材料が帯びている粘着性に起因する長期間使用時の耐汚損性に優れた画像形成装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施の形態を示す帯電ローラの断面図である。図２は、帯電ローラの感光体汚染試験に用いられる装置の説明図である。
【００２８】
図１において、１０は、帯電部材（帯電ローラ）である。帯電部材（帯電ローラ）１０は、導電性支持体１と、該導電性支持体１上に形成された電気抵抗調整層２と、該電気抵抗調整層２の表面に被覆された保護層３と、を有している。そして、前記保護層３は、粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンで構成されている。
【００２９】
このように、前記保護層３が粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンで構成されていると、耐摩耗性及び摺動性に優れていると共に、電気抵抗調整層２中のイオン導電剤のブリードアウト、それに伴う被帯電体の汚染が無く、しかも、保護層３を構成する樹脂材料が帯びている粘着性に起因する長期間使用時の耐汚損性に優れた帯電部材１０を提供することができる。
【００３０】
本発明においては、前記保護層３を構成する粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンは、好ましくは、導電性粒子を含有している。このような導電性粒子としては、例えば、酸化スズ、酸化鉄等の金属酸化物、及び、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラックが好適に用いられるが、本発明の目的に反しないかぎり、それら以外の導電性粒子であってもかまわない。このように、前記保護層３を構成する粘度平均分子量１００万以上の超高分子量ポリエチレンが導電性粒子を含有していると、保護層３に必要な電気抵抗値の調整を容易に行うことができるので、保護層３に必要な電気抵抗値の調整を容易に行うことができる。
【００３１】
本発明においては、前記保護層３の厚さは、好ましくは、５〜１００μｍ以下である。このように、前記保護層３の厚さが５〜１００μｍ以下であると、帯電効率不足やリークが発生することがなく、しかも、均一画像が得られる帯電部材１０とすることができる。
【００３２】
本発明においては、前記電気抵抗調整層２は、好ましくは、イオン導電性を有する加硫ゴム、熱可塑性エラストマー、又は、熱可塑性樹脂で構成されている。このように、前記電気抵抗調整層２がイオン導電性を有する加硫ゴム、熱可塑性エラストマー、又は、熱可塑性樹脂で構成されていると、電気抵抗調整層２の電気抵抗値（体積固有抵抗）を１０6 〜１０9 Ωｃｍとすることができると共に、電気抵抗値のバラツキを小さくできるので、均一画像が得られる帯電部材１０とすることができる。前記電気抵抗調整層２の体積固有抵抗が１０9 Ωｃｍを越えると帯電量の不足により、均一画像を得る為の十分な帯電電位を得ることができなくなる。電気抵抗調整層２の体積固有抵抗が１０6 Ωｃｍよりも低いと、感光体全体への電圧集中（リーク）がおこり、異常放電が生じてしまう。
【００３３】
本発明においては、請求項１〜４のいずれかに記載の帯電部材１０が被帯電体上に近接配置されるように設けらた着脱可能なプロセスカートリッジ（図３の１１０を参照。）とする。このように、請求項１〜４のいずれかに記載の帯電部材１０が被帯電体上に近接配置されるように設けられたプロセスカートリッジとすると、耐摩耗性及び摺動性に優れていると共に、電気抵抗調整層２中のイオン導電剤のブリードアウト、それに伴う被帯電体の汚染が無く、しかも、保護層３を構成する樹脂材料が帯びている粘着性に起因する長期間使用時の耐汚損性に優れた帯電部材１０を有する着脱可能なプロセスカートリッジとすることができる。
【００３４】
本発明においては、請求項５に記載の着脱可能なプロセスカートリッジを有する画像形成装置とする。このように、請求項５に記載の着脱可能なプロセスカートリッジを有する画像形成装置とすると、耐摩耗性及び摺動性に優れていると共に、電気抵抗調整層中のイオン導電剤のブリードアウト、それに伴う被帯電体の汚染が無く、しかも、保護層を構成する樹脂材料が帯びている粘着性に起因する長期間使用時の耐汚損性に優れた画像形成装置とすることができる。
【００３５】
本実施の形態においては、帯電部材１０を具体化した帯電ローラについて説明したが、本発明における帯電部材１０は、本発明の目的に反しない限り、帯電ローラ以外の帯電部材、例えば、ブレードのようなものであってもかまわない。
【００３６】
（実施例１）
エピクロロヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ、ダイソー社製）１００重量部、炭酸カルシウム（ホワイトンＳＯ、白石カルシウム社製）１５重量部、加硫促進剤（ノクセラーＴＴ、大内新興化学社製）１．０重量部、加硫剤（サルファックスＰＭＣ、鶴見化学社製）０．２５重量部、及び、過塩素酸アンモニウム３重量部からなる配合物を２本ロールで１５分間混練し、この混練物をステンレスからなる直径８ｍｍの芯軸上に押出成形により被覆して被覆層を形成した後、前記被覆層に加硫処理を施し、続いて、その表面を研削して、直径１４ｍｍの電気抵抗調整層を形成した。この電気抵抗調整層の体積固有抵抗は、２×１０8 Ωｃｍであった。そして、前記電気抵抗調整層の表面に粘度平均分子量３００万の超高分子量ポリエチレン（サンファインＵＨ−９００、旭硝子社製）４０重量％及びアセチレンブラック２０重量％からなる樹脂組成物で構成される５０μｍ厚のチューブを外挿して保護層を形成することにより帯電ローラを得た。このようにして得た帯電ローラの保護層の体積固有抵抗は、１×１０10Ωｃｍであった。
【００３７】
（実施例２）
粘度平均分子量３００万の超高分子量ポリエチレン（サンファインＵＨ−９００、旭硝子社製）４０重量％及びアセチレンブラック２０重量％からなる樹脂組成物で構成される５０μｍ厚のチューブを電気抵抗調整層の表面に外挿して保護層を形成した以外は、実施例１と同様にして帯電ローラを得た。このようにして得た帯電ローラの保護層の体積固有抵抗は、１×１０10Ωｃｍであった。
【００３８】
（実施例３）
ポリエステル成分を含む熱可塑性エラストマー（エラステージＥＳ５０００Ａ、東ソー社製）１００重量部に過塩素酸アンモニウム４重量部を配合した樹脂組成物をステンレスからなる直径８ｍｍの芯軸上に押出成形により被覆して直径１４ｍｍの電気抵抗調整層を形成した。この電気抵抗調整層の電気抵抗値（体積固有抵抗）は、５×１０8 Ωｃｍであった。そして、前記電気抵抗調整層の表面に粘度平均分子量３００万の超高分子量ポリエチレン（サンファインＵＨ−９００、旭硝子社製）４０重量％及びアセチレンブラック２０重量％からなる樹脂組成物で構成される５０μｍ厚のチューブを外挿して保護層を形成することにより帯電ローラを得た。このようにして得た帯電ローラの保護層の体積固有抵抗は、１×１０10Ωｃｍであった。
【００３９】
（比較例１）
フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合型のフッ素樹脂（ルミフロンＬＦ−６００、旭硝子社製）、イソシアネート系硬化剤、及び、酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる樹脂組成物を電気抵抗調整層の表面に噴霧塗布して、約５μｍ厚の保護層を形成した以外は、実施例１と同様にして、帯電ローラを得た。このようにして得た帯電ローラの保護層の体積固有抵抗は、３×１０10Ωｃｍであった。
【００４０】
（比較例２）
ポリアミド樹脂（ダイアミドＴ−１７１、ダイセルヒュルス社製）、及び、カーボンブラック(全固形分に対して１０重量%)からなる樹脂組成物を電気抵抗調整層の表面に塗布して、約５μｍ厚の保護層を形成した以外は、実施例１と同様にして、帯電ローラを得た。このようにして得た帯電ローラの保護層の体積固有抵抗は、３×１０10Ωｃｍであった。
【００４１】
（比較例３）
電気抵抗調整層の表面に粘度平均分子量１０万の高密度ポリエチレン（ノバテックＨＤ、日本ポリケム社製）４０重量％、及び、アセチレンブラック２０重量％からなる樹脂組成物で構成される２０μｍ厚のチューブを外挿して保護層を形成した以外は、実施例１と同様にして、帯電ローラを得た。このようにして得た帯電ローラの保護層の体積固有抵抗は、７×１０9 Ωｃｍであった。
【００４２】
（比較例４）
フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合型のフッ素樹脂（ルミフロンＬＦ−６００、旭硝子社製）、イソシアネート系硬化剤、及び、酸化スズ（全固形分に対して６０重量％からなる樹脂組成物を電気抵抗調整層の表面に噴霧塗布して、約５μｍ厚の保護層を形成した以外は、実施例１と同様にして、帯電ローラを得た。このようにして得た帯電ローラの保護層の体積固有抵抗は、３×１０10Ωｃｍであった。
【００４３】
以上、実施例１〜３及び比較例１〜４で得られた帯電ローラについて、図３に示される画像形成装置を使用して、感光体の帯電電位の測定及び画像評価を行った。この際、帯電ローラは、感光体に接触配置し、帯電ローラに印加する電圧をＤＣ＝−１６００Ｖとした。感光体ドラムへの汚染試験については、図２に示すように、帯電ローラ１０を感光体ドラム１０１に６．５Ｎの力で押し当てたまま温度３０℃及び湿度９０％ＲＨの環境下で５日間放置した後、この感光体ドラムを図３に示す画像形成装置１２０に設置して画像評価を行った。感光体が汚染している場合には、汚染箇所は帯電しないので、異常画像（白抜け）となって現れる。それ故、この白抜けが生じているかどうかを確認することによって汚染の有り、無しを判定した。次いで、３００，０００枚の連続複写を行って保護層３の劣化状態、及び、トナー固着の目視評価を行った。評価結果は、次の表１に示される。
【００４４】
【表１】
2005195781.tif 000003
【００４５】
表１における総合評価は、実用に供することができるものを「○」とし、そして、実用に供することができないものを「×」とした。表１より、次のことがわかる。即ち、実施例１〜３の帯電ローラは、全項目で良好な結果が得られるが、比較例１〜４では不具合が見られる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態を示す帯電ローラの断面図である。
【図２】帯電ローラの感光体汚染試験に用いられる装置の説明図である。
【図３】従来の帯電ローラを用いた画像形成装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  導電性支持体
２  電気抵抗調整層
３  保護層
１０  帯電部材（帯電ローラ）
【図１】
2005195781.tif 000004
【図２】
2005195781.tif 000005
【図３】
2005195781.tif 000006