(57)【要約】【課題】電気抵抗値のばらつき、導電剤のブリードアウト、トナー固着、及び、それらに伴う帯電不良を防止すると共に、表面性、機械的強度及び耐久性に優れており、しかも、環境負荷の低い近接帯電方式用の帯電部材及びそれを有するカートリッジ、並びに、カートリッジを有する画像形成装置を提供する。【解決手段】  導電性支持体１と、該導電性支持体１上に被覆された高分子型イオン導電剤の分散された熱可塑性樹脂組成物で構成される電気抵抗調整層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、を有する帯電部材において、該保護層３が、セラミックス微粒子の分散された樹脂材料で構成されている。前記セラミックス微粒子は、好ましくは、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、及び、酸化チタンから選ばれる少なくとも１種の無機化合物で構成されている。そして、前記セラミックス微粒子の粒径は、好ましくは、１０μｍ以下である。【選択図】図１
2005084132.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被覆された高分子型イオン導電剤の分散された熱可塑性樹脂組成物で構成される電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層の表面に被覆された保護層と、を有する帯電部材であって、該保護層が、セラミックス微粒子の分散された樹脂材料で構成されていることを特徴とする帯電部材。
【請求項２】
前記セラミックス微粒子が、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、及び、酸化チタンから選ばれる少なくとも１種の無機化合物で構成され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】
前記セラミックス微粒子の粒径が、１０μｍ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、（Ａ）スチレン系熱可塑性樹脂、（Ｂ）高分子型イオン導電材料、及び、（Ｃ）主鎖にポリカーボネートを有すると共に側鎖にアクリロニトリル−スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有するグラフトコポリマー、を溶融混練した樹脂組成物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】
前記樹脂組成物の配合比が、（Ａ）３０〜７０重量％、及び、（Ｂ）７０〜３０重量％であって、且つ、（Ｃ）の配合量が、（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対して、１〜１５重量部であることを特徴とする請求項４に記載の帯電部材。
【請求項６】
前記高分子型イオン導電材料が、ポリエーテルエステルアミド含有化合物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項７】
前記保護層が、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及び、ポリビニルブチラール樹脂から選ばれる樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項８】
前記保護層が、導電性粒子を含有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の帯電部材。
【請求項９】
前記保護層の電気抵抗値が、前記電気抵抗調整層の電気抵抗値よりも大きいことを特徴とする請求項１〜８記載の帯電部材。
【請求項１０】
前記保護層と前記電気抵抗調整層との電気抵抗値の差が、１０3 Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９に記載の帯電部材。
【請求項１１】
請求項１〜１０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プロセスカートリッジ。
【請求項１２】
請求項１１に記載されたプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、感光体に近接配置して帯電処理を行う帯電部材及びそれを有するカートリッジ、並びに、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、電子写真複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、感光体に対して帯電処理を行う帯電部材としては、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画像形成装置の説明図である。
【０００３】
図２において、１１１は、従来の帯電ローラ方式の画像形成装置である。従来の帯電ローラ方式の画像形成装置１１１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。また、従来の帯電ローラ方式の画像形成装置１１１は、プロセスカートリッジ着脱方式のものとなっている。即ち、この画像形成装置１１１においては、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つのプロセス機器が一括して本体に対して着脱自在のプロセスカートリッジ１１０として設けられている。このプロセスカートリッジ１１０は、少なくとも、感光体ドラム１０１と帯電ローラ１０２と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１１１に対して所定の位置に装着されることにより、本体側の駆動系及び電気系と接続状態となる。なお、図２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、本件では必要としないので省略してある。
【０００４】
次に、このような従来の帯電ローラ方式の画像形成装置１１１における基本的な作像動作について説明する。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。
【０００５】
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。
【０００６】
帯電ローラを用いた帯電方式としては、感光体にローラを接触させる接触帯電方式が一般に用いられているが、このような接触帯電方式には、
（１）帯電ローラを構成している物質が帯電ローラから染み出し、これが被帯電体の表面に付着移行して帯電ローラ跡を残すこと、
（２）帯電ローラに交流電圧を印加したときに、被帯電体に接触している帯電ローラが振動するので、帯電音が発生すること、
（３）感光体上のトナーが帯電ローラに付着する（特に、上述の染み出しによって、よりトナー付着がおこりやすくなる。）ので、帯電ローラの帯電性能が低下すること、
（４）帯電ローラを構成している物質が感光体へ付着すること、及び、
（５）感光体を長期停止したときに、帯電ローラが永久変形すること、
といった問題があった。
【０００７】
このような問題を解決する技術として、帯電ローラを感光体に近接させるようにした近接帯電方式（特許文献１を参照。）が提案されている。この近接帯電方式は、帯電ローラを感光体に最近接距離（０．００５〜０．３ｍｍ）になるように対向させて、帯電ローラに電圧を印加することにより、感光体の帯電を行うようにした帯電方式である。この近接帯電方式では、ローラと感光体とが接触していないために従来の接触帯電方式において問題となっていた、（ａ）帯電ローラを構成している物質が感光体へ付着すること、及び、（ｂ）感光体が長期停止したときに永久変形すること、といった問題はない。また、この近接帯電方式では、帯電ローラに付着するトナーが少なくなるので、感光体上のトナー等が帯電ローラに付着することが少なく、そのために、帯電ローラの帯電性能が低下することがない。
【０００８】
近接帯電方式に使用される帯電ローラの要求特性は、それまでの接触帯電方式に使用される帯電ローラのそれとは異なる。接触帯電方式で一般的に用いられてきた帯電ローラは、芯金の周囲に加硫ゴム等の弾性体が被覆された構造となっている。それ故、接触帯電方式では、感光体を均一に帯電させるので、感光体に対して帯電ローラが均一に接触することが必要とされる。
【０００９】
近接帯電方式において、加硫ゴム等の弾性体で形成された帯電ローラを使用した場合には、
（１）感光体と帯電ローラとの間に空隙を形成させるので、帯電ローラ両端の非画像領域にスペーサ等の空隙保持部材を介在し近接させる必要があるが、弾性体で形成された帯電ローラでは、弾性体の変形により空隙を均一にすることが困難であるので、帯電電位変動やそれに起因する画像ムラが発生してしまうこと、
（２）弾性体を構成する加硫ゴム材料は、経時で、へたりや変形が生じやすいので、空隙が変動すること、
といった問題があった。
【００１０】
このような問題を解消のために、非弾性体である熱可塑性樹脂を用いることが考えられる。これにより、感光体と帯電ローラとの間の空隙を均一にすることが可能となる。帯電ローラによる感光体ドラム表面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、熱可塑性樹脂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。
【００１１】
電気抵抗値を制御する方法としては、熱可塑性樹脂中にカーボンブラック等の導電性顔料を分散させる方法がある。しかし、導電性顔料を用いて電気抵抗調整層を半導電性領域に設定しようとすると、電気抵抗値のばらつきが大きくなるので、部分的に帯電不良が起こり、そのために、画像欠陥を発生させる、という問題があった。
【００１２】
一方、電気抵抗値を制御するための別の手段として、イオン導電性材料、即ち、Ｌｉ塩等の電解質塩を用いる方法がある。イオン導電性材料は、マトリックス樹脂中に分子レベルで分散するので、導電性顔料が分散する上記のものに比べて、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かった。ところが、電解質塩は、低分子量であるので、マトリックス樹脂の表面にブリードアウトしやすい性質があり、そのために、帯電ローラ表面へブリードアウトした場合にトナーの固着を発生させてしまい、画像不良を発生させる、という問題があった。
【００１３】
そこで、イオン導電性材料のブリードアウトを避けるために、高分子量のイオン導電性材料を使用するものが提案されている。このような高分子量のイオン導電性材料は、マトリックス樹脂中に分散固定化されるので、帯電ローラの表面へブリードアウトしにくい。また、経時でのブリードアウトの少ない帯電部材としては、第四級アンモニウム塩基を有するビニル単量体、水酸基を有するビニル単量体及び架橋性単量体を重合反応させることによって得られる重合体（特許文献２を参照。）が提案されている。
【００１４】
しかしながら、第四級アンモニウム塩基を有する高分子量のイオン導電性材料は、電気抵抗値の温湿度環境依存性が大きいので、その添加割合や温湿度環境によっては、低電気抵抗化に伴う異常放電の問題、及び、高電気抵抗化に伴う帯電不良の問題があり、また、処方が難しいという問題もあった。
【００１５】
従来の帯電ローラにおいては、帯電ローラの表面にトナーが固着すること、放電時に生成するオゾン等の放電生成物によって電気抵抗調整層を劣化させること、及び、感光体層の厚みムラ、ピンホール等の欠陥部分に、電圧集中が発生したり、異常放電（リーク）が発生したりすること、といった問題があり、かかる問題を解決するために、電気抵抗調整層の表面に電気抵抗調整層よりも高い値に電気抵抗調整した保護層を設ける技術（特許文献３を参照。）が提案されている。この保護層は、トナーの固着を防止するために、高離型であることが必要があり、また、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要求されるので、この保護層は、一般的に樹脂を溶剤に溶解・希釈し、これに金属酸化物やカーボンなどの導電性粒子を分散して電気抵抗調整した塗料を調合した後、この塗料を電気抵抗調整層の表面にスプレー塗装したり、また、この塗料で電気抵抗調整層の表面にディッピング処理することにより行われる。具体的な樹脂材料としては、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及び、ポリビニルブチラール樹脂があげられる。しかしながら、これらの樹脂は、トナーの固着を防止するために離型性を高めると、保護層の電気抵抗調整層への密着が低下して剥離が発生してしまうので、保護層表面の高離型性と電気抵抗調整層への密着性とを両立することが難しいという問題があった。
【００１６】
また、本発明者らは、高分子型イオン導電材料を分散した熱可塑性樹脂組成物からなる電気抵抗調整層の表面にアクリル骨格中にポリシロキサン成分を含有するセラミックハイブリッド材料からなる保護層を被覆した帯電部材（特許文献４を参照。）を提案したが、トナーに対する離型性が十分ではなく、しかも、帯電部材の表面性が問題になることがわかった。
【特許文献１】特開平３−２４００７６号公報
【特許文献２】特開平７−１２１００９号公報
【特許文献３】特開平９−３２５５６７号公報
【特許文献４】特開２００２−１３２０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。
【００１８】
即ち、本発明は、電気抵抗値のばらつき、導電剤のブリードアウト、トナー固着、及び、それらに伴う帯電不良を防止すると共に、表面性、機械的強度及び耐久性に優れており、しかも、環境負荷の低い近接帯電方式用の帯電部材及びそれを有するカートリッジ、並びに、カートリッジを有する画像形成装置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】
【００１９】
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被覆された高分子型イオン導電剤の分散された熱可塑性樹脂組成物で構成される電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層の表面に被覆された保護層と、を有する帯電部材であって、該保護層が、セラミックス微粒子の分散された樹脂材料で構成されていることを特徴とする帯電部材である。
【００２０】
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、前記セラミックス微粒子が、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、及び、酸化チタンから選ばれる少なくとも１種の無機化合物で構成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
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、前記セラミックス微粒子の粒径は、１０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２２】
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、（Ａ）スチレン系熱可塑性樹脂、（Ｂ）高分子型イオン導電材料、及び、（Ｃ）主鎖にポリカーボネートを有すると共に側鎖にアクリロニトリル−スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有するグラフトコポリマー、を溶融混練した樹脂組成物で構成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項５に記載された発明は、請求項４に記載された発明において、前記樹脂組成物の配合比が、（Ａ）３０〜７０重量％、及び、（Ｂ）７０〜３０重量％であって、且つ、（Ｃ）の配合量が、（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対して、１〜１５重量部であることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のいずれかに記載された発明において、前記高分子型イオン導電材料が、ポリエーテルエステルアミド含有化合物であることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項７に記載された発明は、請求項１〜６のいずれかに記載された発明において、前記保護層が、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及び、ポリビニルブチラール樹脂から選ばれる樹脂で構成されていることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項８に記載された発明は、請求項１〜７のいずれかに記載された発明において、前記保護層が、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。
【００２７】
請求項９に記載された発明は、請求項１〜８のいずれかに記載された発明において、前記保護層の電気抵抗値が、前記電気抵抗調整層の電気抵抗値よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１０に記載された発明は、請求項１〜９のいずれかに記載された発明において、前記保護層と前記電気抵抗調整層との電気抵抗値の差が、１０3 Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項１１に記載された発明は、請求項１〜１０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プロセスカートリッジである。
【００３０】
請求項１２に記載された発明は、請求項１１に記載されたプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００３１】
（１）請求項１に記載された発明によれば、導電性支持体と、該導電性支持体上に被覆された高分子型イオン導電剤の分散された熱可塑性樹脂組成物で構成される電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層の表面に被覆された保護層と、を有する帯電部材であって、該保護層が、セラミックス微粒子の分散された樹脂材料で構成されているので、電気抵抗値のばらつき、導電剤のブリードアウト、トナー固着、及び、それらに伴う帯電不良を防止すると共に、表面性、機械的強度及び耐久性に優れており、しかも、環境負荷の低い近接帯電方式用の帯電部材を提供することができる。
【００３２】
（２）請求項２に記載された発明によれば、セラミックス微粒子が、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、及び、酸化チタンから選ばれる少なくとも１種の無機化合物で構成されているので、帯電ローラへのトナーの固着を一層低減することができる。
【００３３】
（３）請求項３に記載された発明によれば、セラミックス微粒子の粒径が１０μｍ以下であるので、表面性にいっそう優れた帯電部材を得ることができる。
【００３４】
（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、（Ａ）スチレン系熱可塑性樹脂、（Ｂ）高分子型イオン導電材料、及び、（Ｃ）主鎖にポリカーボネートを有すると共に側鎖にアクリロニトリル−スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有するグラフトコポリマー、を溶融混練した樹脂組成物で構成されているので、クラックの生じ難い、耐久性に優れた帯電ローラが得られ、また、抵抗値ばらつき、ブリードアウトに伴う帯電不良等の問題が無く、且つ、抵抗値の環境依存性が小さく、各環境下において優れた帯電品質を得ることができる。
【００３５】
（５）請求項５に記載された発明によれば、電気抵抗調整層を構成する樹脂組成物の配合比が、（Ａ）３０〜７０重量％、及び、（Ｂ）７０〜３０重量％であって、且つ、（Ｃ）の配合量が、（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対して、１〜１５重量部であるので、電気抵抗調整層に要求される電気抵抗（体積固有抵抗）１０6〜１０9を容易に得ることができ、また、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の相溶性を容易に得ることができる。
【００３６】
（６）請求項６に記載された発明によれば、高分子型イオン導電材料がポリエーテルエステルアミド含有化合物であるので、マトリクスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化され、そのために、導電性顔料を分散した樹脂組成物にみられるような導電性顔料の分散不良に伴う電気電気抵抗値のバラツキが生じないし、また、ブリードアウトが生じ難い。
【００３７】
（７）請求項７に記載された発明によれば、保護層がアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及び、ポリビニルブチラール樹脂から選ばれる樹脂で構成されているので、トナー固着性に優れた帯電部材が得られる。
【００３８】
（８）請求項８に記載された発明によれば、保護層が導電性粒子を含有しているので、保護層の電気抵抗を容易に調整することができる。
【００３９】
（９）請求項９に記載された発明によれば、保護層の電気抵抗値が電気抵抗調整層の電気抵抗値よりも大きいので、感光体ピンホールへの電圧集中、及び、異常放電を回避することができる。
【００４０】
（１０）請求項１０に記載された発明によれば、保護層と前記電気抵抗調整層との電気抵抗値の差が、１０3 Ω・ｃｍ以下であるので、帯電効率の低下を防ぐことができる。
【００４１】
（１１）請求項１１，１２に記載された発明によれば、請求項１〜１０のいずれかに記載の帯電部材（ローラ）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を有しているので、かかるプロセスカートリッジを有する画像形成装置は、電気抵抗値のばらつき、導電剤のブリードアウト、トナー固着、及び、それらに伴う帯電不良を防止すると共に、機械的強度及び耐久性を向上させて、画像不良の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００４３】
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。
【００４４】
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上に被覆された高分子型イオン導電剤の分散された熱可塑性樹脂組成物で構成される電気抵抗調整層２と、該電気抵抗調整層２の表面に被覆された保護層３とを有しており、そして、前記保護層３は、セラミックス微粒子の分散された樹脂材料で構成されている。
【００４５】
このように、前記保護層３がセラミックス微粒子の分散された樹脂材料で構成されていると、セラミックス微粒子自体が高離型性を有しており、しかも、セラミックス微粒子の添加により保護層の表面を適度に粗面化することができるので、保護層の表面へのトナーの残留及び固着が防止でき、そのために、帯電部材の表面性が向上する。セラミックス微粒子は、単独又は２種以上併せて使用するが、好ましくは、粒径１０μｍ以下のものを全固形分量１００に対し、１〜３０重量部の範囲で添加する。その粒径が１０μｍを超えたり、添加割合が３０重量部以上となると、保護層表面が荒れすぎて、画像上にその粗さが転写され、保護層の表面性が低下してしまうことがある。前記セラミックス微粒は、後述するごとく、導電性粒子と併用してもよい。
【００４６】
保護層３は、例えば、樹脂材料とセラミックス微粒子及び導電性粒子（カーボン、金属酸化物等）を有機溶剤に分散し、必要に応じてイソシアネートなどの硬化剤を添加して塗料を作成し、スプレー塗装やディッピングによって電気抵抗調整層にコーティングした後、風乾や過熱処理などにより硬化させることにより形成される。セラミックス微粒子の分散は、市販のセラミックス微粒子を樹脂材料に分散する他、市販のセラミックスゾル含有の樹脂塗料を用いることで容易に行うことができる。
【００４７】
このように、導電性支持体１と、該導電性支持体１上に被覆された高分子型イオン導電剤の分散された熱可塑性樹脂組成物で構成される電気抵抗調整層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、を有する帯電部材であって、該保護層３が、セラミックス微粒子の分散された樹脂材料で構成されていると、電気抵抗値のばらつき、導電剤のブリードアウト、トナー固着、及び、それらに伴う帯電不良を防止すると共に、表面性、機械的強度及び耐久性に優れており、しかも、環境負荷の低い近接帯電方式用の帯電部材を提供することができる。
【００４８】
前記セラミックス微粒子は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、及び、酸化チタンから選ばれる少なくとも１種の無機化合物で構成されている。酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、及び、酸化チタンから選ばれる少なくとも１種の無機化合物で構成されているセラミックス微粒子は、離型性に優れているので、帯電ローラ１０へのトナーの固着を一層低減することができる。前記セラミックス微粒子の粒径は、好ましくは、１０μｍ以下である。このように、前記セラミックス微粒子の粒径が１０μｍ以下であると、表面性にいっそう優れた帯電部材１０を得ることができる。
【００４９】
前記電気抵抗調整層２は、好ましくは、（Ａ）スチレン系熱可塑性樹脂、（Ｂ）高分子型イオン導電材料、及び、（Ｃ）主鎖にポリカーボネートを有すると共に側鎖にアクリロニトリル−スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有するグラフトコポリマー、を溶融混練した樹脂組成物で構成されている。
【００５０】
（Ａ）のスチレン系熱可塑性樹脂は、本発明においては、スチレン重合体又はスチレン系共重合体をいう。かかるスチレン系熱可塑性樹脂は、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、スチレン-ブタジエン共重合体（ＨＩ−ＰＳ）、スチレン-アクリロニトリル共重合体（ＡＳ）、スチレン-ブタジエン-アクリロニトリル共重合体（ＡＢＳ）等である。
【００５１】
（Ｂ）の高分子型イオン導電材料は、好ましくは、ポリエーテルエステルアミド含有化合物である。ポリエーテルエステルアミドは、次の式に示される。
【００５２】
【化１】
2005084132.tif 000003
【００５３】
ポリエーテルエステルアミドは、ポリアミド単位のハード部分とポリエーテル単位のソフト部分からなるものであるが、それ自体は、公知の樹脂である。そして、前記ポリエーテルエステルアミドは、イオン導電性の高分子材料であるので、マトリクスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化され、そのために、導電性顔料を分散した樹脂組成物にみられるような導電性顔料の分散不良に伴う電気抵抗値のバラツキが生じない。また、前記ポリエーテルエステルアミドは、高分子材料であるので、ブリードアウトが生じ難い。
【００５４】
（Ｃ）の主鎖のポリカーボネートは、有極性基、及び、ジオキシ基の鎖をもつ分子構造を有しているので、分子間引力が非常に強い。このため、力学的強度、クリープ特性等に優れ、特に、衝撃強度は他プラスチックと比較してずばぬけて優れている。また、ポリカーボネートは、比較的低吸水であるので、吸水変動に伴う体積変動が少ない。これらの特性により、グラフトコポリマーの主鎖としてポリカーボネート樹脂を使用した系では、使用時の機械的、電気的ストレス及び経時や環境での体積変動によるクラックが生じ難い。
【００５５】
（Ｃ）の側鎖に含まれるアクリロニトリル−スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体は、アクリロニトリル成分及びスチレン成分と反応基であるグリシジルメタクリレート成分とからなる。反応基のグリシジルメタクリレートは、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）成分を溶融混練する際の加熱により、エポキシ基が（Ｂ）のポリエーテルエステルアミドのエステル基やアミノ基と反応し、また、前記（Ｂ）と強固に化学的結合をする。更に、アクリロニトリル成分及びスチレン成分は、（Ａ）のスチレン系樹脂との相溶性が良好であるので、（Ｃ）のグラフトコポリマーは、本来親和性の低い（Ａ）と（Ｂ）との間の相溶化剤として機能し、（Ａ）及び（Ｂ）の分散状態を均一かつ緻密化する。したがって、（Ｃ）の側鎖に含まれるアクリロニトリル−スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体は、（Ａ）及び（Ｂ）の分散不良に伴うウェルド部の電気抵抗の変動や、使用時の電気的、機械的ストレスや経時、環境での体積変動により電気抵抗調整層２のウェルド部分に発生するクラックを抑制することができる。その結果、主鎖の効果と合わせて強度的に優れた混練系の樹脂組成物を形成することができる。（Ｃ）が前記（Ｂ）成分と充分な結合を行うためには、グリシジルメタクリレート成分の含有量が、（Ｃ）のグラフトコポリマーの１〜１５重量％である必要がある。
【００５６】
電気抵抗調整層２の体積固有抵抗は、好ましくは、１０6〜１０9Ωｃｍである。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。体積固有抵抗が１０6 ｃｍよりも低いと、感光体全体への電圧集中(リーク)、及び、異常放電が生じてしまう。また、ローラ抵抗の周方向偏差により部分的な画像不良が発生する場合があるので、ローラ抵抗の周方向偏差は０．５オーダー以下に収める必要がある。
【００５７】
本発明によれば、前記電気抵抗調整層２が、（Ａ）スチレン系熱可塑性樹脂、（Ｂ）高分子型イオン導電材料、及び、（Ｃ）主鎖にポリカーボネートを有すると共に側鎖にアクリロニトリル−スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有するグラフトコポリマー、を溶融混練した樹脂組成物で構成されていると、クラックの生じ難い、耐久性に優れた帯電ローラ１０が得られ、また、電気抵抗値のばらつき及びブリードアウトに伴う帯電不良等の問題が無く、且つ、電気抵抗値の環境依存性が小さく、各環境下において優れた帯電品質を得ることができる。
【００５８】
前記電気抵抗調整層２を構成する樹脂組成物の配合比が、（Ａ）３０〜７０重量％、及び、（Ｂ）７０〜３０重量％であって、且つ、（Ｃ）の配合量が、（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対して、１〜１５重量部である。このように、前記電気抵抗調整層２を構成する樹脂組成物の配合比が、（Ａ）３０〜７０重量％、及び、（Ｂ）７０〜３０重量％であって、且つ、（Ｃ）の配合量が、（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対して、１〜１５重量部であると、前記電気抵抗調整層２に要求される電気抵抗（体積固有抵抗）１０6〜１０9を容易に得ることができ、また、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の相溶性を容易に得ることができる。
【００５９】
前記保護層３は、好ましくは、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及び、ポリビニルブチラール樹脂から選ばれる樹脂で構成されている。これらの樹脂は、非粘着性に優れるので、トナー固着性に優れた帯電部材１０が得られる。
【００６０】
樹脂材料は電気的に絶縁性であるので、単体で保護層３を形成すると、帯電ローラとしての特性が得られない。そこで、本発明においては、前記保護層３は、好ましくは、導電性粒子（カーボン、金属酸化物等）を含有している。このように、前記保護層３が導電性粒子を含有していると、保護層３の電気抵抗を容易に調整することができる。
【００６１】
前記保護層３の電気抵抗値は、好ましくは、前記電気抵抗調整層２の電気抵抗値よりも大きい。このように、保護層３の電気抵抗値が電気抵抗調整層２の電気抵抗値よりも大きいと、感光体ピンホールへの電圧集中、及び、異常放電を回避することができる。
【００６２】
前記保護層３と前記電気抵抗調整層２との電気抵抗値の差は、好ましくは、１０3 Ω・ｃｍ以下である。このように、前記保護層３と前記電気抵抗調整層２との電気抵抗値の差が１０3 Ω・ｃｍ以下であると、帯電効率の低下を防ぐことができる。
【００６３】
本発明のプロセスカートリッジ（図２の１１０を参照。）には、請求項１〜１０のいずれかに記載の帯電部材（ローラ）１０が被帯電体上に近接配置されるように設けられる。そして、本発明の画像形成装置は、このようなプロセスカートリッジを有している。このように、請求項１〜１０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、このプロセスカートリッジを有する画像形成装置は、電気抵抗値のばらつき、導電剤のブリードアウト、トナー固着、及び、それらに伴う帯電不良を防止すると共に、機械的強度及び耐久性を向上させて、画像不良の発生を防止することができる。
【００６４】
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。
【００６５】
（実施例１）
（Ａ）ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、及び、（Ｂ）ポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン性の高分子化合物（ＩＲＧＡＳＴＡＴ  Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％、並びに、（Ｃ）主鎖にポリカーボネートを有すると共に側鎖にアクリロニトリル−スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有するグラフトコポリマー（モディパ−ＣＬ４４０−Ｇ、日本油脂社製）４．５重量部（前記（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対して４．５重量部）を配合して樹脂組成物とし、この樹脂組成物をステンレスからなる直径８ｍｍの芯軸に射出成形により被覆して、電気抵抗調整層を形成した。次いで、この電気抵抗調整層の表面に、フッ素樹脂（フロンコート５００、川上塗料社製）、イソシアネート系硬化剤、酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）、及び、酸化ケイ素微粒子（シーホスターＫＥ−Ｐ５０、日本触媒社製、全固形分に対して５重量％）、からなる樹脂組成物を塗布して、約１０μｍ厚の保護層を形成することにより、直径１２ｍｍの帯電ローラを得た。
【００６６】
（実施例２）
実施例１と同様に形成した電気抵抗調整層の表面に、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、酸化すず（全固形分に対して６０重量％）、及び、酸化アルミニウム微粒子（アドマファインＡＯ−５００、アドマテックス製、全固形分に対して５重量％）からなる樹脂組成物を塗布して、約１０μｍ厚の保護層を形成することにより、直径１２ｍｍの帯電ローラを得た。
【００６７】
（実施例３）
実施例１と同様に形成した電気抵抗調整層の表面に、ポリアミド樹脂（ダイアミドＴ−１７１、ダイセルヒュルス社製）、カーボンブラック(全固形分に対して１０重量％)、及び、酸化ケイ素微粒子（アドマファインＳＯ−Ｃ５、アドマテックス社製、全固形分に対して５重量％）からなる樹脂組成物を塗布して、約１０μｍ厚の保護層を形成することにより、直径１２ｍｍの帯電ローラを得た。
【００６８】
（比較例１）
ポリプロピレン樹脂（ＭＡ２、日本ポリケム社製）７０重量部、及び、第四級アンモニウム塩基を含有するイオン導電性の高分子化合物（レオレックスＡＳ−１７２０、第一工業製薬社製、）３０重量部を配合して樹脂組成物とし、この樹脂組成物をステンレスからなる直径１０ｍｍの芯軸に射出成形により被覆して、電気抵抗調整層を形成した。次いで、この電気抵抗調整層の表面に、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３０重量％）からなる樹脂組成物を塗布して、約１０μｍ厚の保護層を形成することにより、直径１２ｍｍの帯電ローラを得た。
【００６９】
（比較例２）
ステンレスからなる直径１０ｍｍの芯軸に、エピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ、ダイソー社製）１００重量部に過塩素酸アンモニウム１０重量部を配合したゴム組成物を押出成形により被覆し、これを加硫して、電気抵抗調整層を形成した。次いで、この電気抵抗調整層の表面に、ポリビニルブチラール樹脂（デンカブチラール３０００−Ｋ、電気化学工業社製）、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７０重量％）からなる樹脂組成物を塗布して、約１０μｍ厚の保護層を形成することにより、直径１２ｍｍの帯電ローラを得た。
【００７０】
（比較例３）
ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業社製）１００重量部、及び、導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ、ケッチェンブラックインターナショナル社製）５重量部を配合して樹脂組成物とし、この樹脂組成物をステンレスからなる直径１０ｍｍの芯軸に射出成形により被覆して、電気抵抗調整層を形成した。次いで、この電気抵抗調整層の表面に、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５重量％）からなる樹脂組成物を塗布して、約１０μｍ厚の保護層を形成することにより、直径１２ｍｍの帯電ローラを得た。
【００７１】
（比較例４）
ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業社製）１００重量部、及び、過塩素酸リチウム５重量部を配合して樹脂組成物とし、この樹脂組成物をステンレスからなる直径１０ｍｍの芯軸に射出成形により被覆して、電気抵抗調整層を形成した。次いで、この電気抵抗調整層の表面に、ポリビニルブチラール樹脂（デンカブチラール３０００−Ｋ、電気化学工業社製）、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７０重量％）からなる樹脂組成物を塗布して、約１０μｍ厚の保護層を形成することにより、直径１２ｍｍの帯電ローラを得た。
【００７２】
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、次の試験を行った。
【００７３】
（試験１）
実施例１〜３及び比較例１〜４で得られた帯電ローラの電気抵抗調整層及び保護層の体積抵抗率を測定した。測定時の電圧印加条件は、１００Ｖ×１５秒とし、そして、評価環境は、２３℃６０％ＲＨとした。測定結果は、次の表１に示される。
【００７４】
【表１】
2005084132.tif 000004
【００７５】
表１より、実施例１〜３の帯電ローラでは、全項目で良好な結果が得られたが、比較例１〜４の帯電ローラでは不具合が見られた。
【００７６】
（試験２）
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２に示される画像形成装置を使用して、画像評価を行った。この際、帯電ローラの両端部に空隙規制部材としてスペーサテープを貼りつけて、帯電ローラと感光体との間の空隙を５０μとなるように配置させた。そして、帯電ローラに印加する電圧は、ＤＣ＝−８００Ｖ、及び、ＡＣ＝２４００Ｖpp（周波数＝２ＫＨｚ）とし、評価環境は、２３℃６０％ＲＨとした。次いで、連続複写を行い、１００，０００枚通紙後の帯電ローラの表面へのトナー固着評価及び画像評価を行った。いずれも、評価環境は、２３℃５０％ＲＨとした。以上の評価結果を次の表２に示す。
【００７７】
【表２】
2005084132.tif 000005
【００７８】
表１によれば、実施例１〜３で得られた帯電ローラでは、全項目で良好な結果が得られるが、比較例１〜４の帯電ローラでは、不具合が見られる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【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】従来の帯電ローラ方式の画像形成装置の説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
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】
2005084132.tif 000006
【図２】
2005084132.tif 000007