静電気学会誌，38, 6（2014）260-266

J. Inst. Electrostat. Jpn.

論

文

絶縁性高分子フィルムと鉄粉キャリアの摩擦帯電特性－機構論的検討－

波多江 幸広 ，戸村 一也 ，平賀 祐二 ，星野 勝義
＊

＊

＊

＊, 1

（2014年5月19日受付；2014年9月8日受理）

Mechanistic Study on Triboelectrification Behavior of
Polymer films in Contact with Iron Carrier Beads
＊

＊

＊

＊, 1

Yukihiro HATAE , Kazuya TOMURA , Yuji HIRAGA and Katsuyoshi HOSHINO（Received May 19, 2014; Accepted September 8, 2014）

Triboelectrification behavior of polyester films was investigated in contact with iron carrier beads. The films showed a large
humidity-dependent charging behavior. The charge amount increased with the ambient humidity in the range of a few ％RH
to ca. 60 ％RH. This dependence was explained in terms of the model based on the water charging during the friction and its
penetration into the film. Then, we carried out the additional investigations which involved the friction using carrier beads
annealed at various temperatures, triboelectrification using the films with various thicknesses, and triboelectrification
experiments in vacuum. The results of the investigations have been also successfully explained by the above model, anddemonstrated that（1）the charged water comes from the adsorbed water on the carrier beads,（2）the penetration depth of thecharged water changes depending on the film thickness and the humidity of the ambient atmosphere, and（3）the charged
water can be removed by evacuation, the details of which will be described.

1．はじめに

本研究では，鉄粉キャリアビーズと高分子フィルムの摩摩擦帯電現象は，実生活においても非常に馴染み深い

擦帯電実験において，帯電水となる水分はどこにあるのか現象であり，産業界で活発に応用されているものの，電（帯電水の起源），帯電水はフィルムにどの程度まで侵入す

荷担体，帯電機構，周囲雰囲気の影響等の本質的な事柄

るのか（侵入長），および侵入した帯電水は元に戻せるのについては未だに統一見解が得られていない．利用例

か（帯電水生成の可逆性）といった，動的側面について検の一つとして，電子写真の現像プロセスにおけるトナー討を行った．そして，得られた結果を，『帯電水侵入モデル』の帯電が挙げられるが，帯電量を意図して制御することを用いて解釈したのでその結果について報告する．

1-3）は困難である ．もし上記課題に対するソリューションが4）得られれば，画質向上に貢献するばかりではなく，トナー

2．帯電水侵入モデルの標準化も可能となるように思われる．我々はこれまで高帯電水侵入モデル（図 1）では，金属キャリア表面に分子フィルムと金属キャリアビーズの摩擦帯電実験を行

は吸着水が存在し，この吸着水はフィルムとキャリアのい，湿度の影響についての検討を行ってきた．その結果『帯摩擦の際に同時に摩擦され，摩擦エネルギーを得て正に

電水侵入モデル』を提案するに至り，その妥当性を裏付帯電した水（正帯電水）と負に帯電した水（負帯電水）

けるような結果を多数報告した．このモデルは，周囲に解離するとされる（ステップ①）．このとき，正帯電雰囲気中の水分が積極的に摩擦帯電に関与し，絶縁性物

水は H を伴う会合水であり，負帯電水は OH を含む会

質の帯電に大きな影響を与えるというものである．しかし合水と考えるのがイメージしやすいが，その同定についながら，周囲雰囲気の水分が摩擦プロセスにおいてどのては今後の課題となっている．このうち正帯電水はエンような動的挙動をとるのかについての知見はない．

トロピー増大則に基づく拡散が静電引力に勝り，時間経

5-10）

キーワード：摩擦帯電，高分子フィルム，帯電水，電子
写真キャリア，吸着水＊
千葉大学大学院融合科学研究科（〒263-8522 千葉県千葉市稲毛区弥生町 1-33）
Department of Image and Materials Science, Graduate
School of Advanced Integral Science, Chiba University,
1-33 Yayoi-cho, Inage-ku, Chiba 263-8522, Japan1
k_hoshino@faculty.chiba-u.jp+–

過とともにフィルム内へ侵入する（ステップ②）．そして侵入した正帯電水はフィルムバルク電荷となり，フィ
ルムのフェルミレベルを低下させる．負帯電水は，フィルム表面にとどまるとする．電子移動の駆動力を，鉄粉キャリアのフェルミレベルとフィルムのフェルミレベルの差と考えると，帯電水が侵入した場合の駆動力は，帯電水が侵入しない場合よりも増大する．フェルミレベル

絶縁性高分子フィルムと鉄粉キャリアの摩擦帯電特性（波多江 幸広ら）

261（25）

フィルムを作製した．このときに，溶媒にはトルエンとテトラヒドロフランの混合溶媒（体積比 5：4）を用い，溶解させるポリエステルの仕込み量を変えることによって膜厚を制御した．製膜後，試料を大気中で 1 時間乾燥させた後，60℃において 3 時間の熱処理を施し，残留溶
図 1 帯電水侵入モデルの模式図
Fig.1 Schematic illustration of charged-water penetration model.

媒除去と除電を行った．摩擦相手である金属キャリアビ
ーズは，パウダーテック社製の還元処理されたほぼ真球状の鉄粉キャリアである．平均粒径が 80 μm（ T-80）及を一致させるようにキャリアからフィルムに電子移動がび 110 μm（ ASR-100）の 2 種の鉄粉キャリアを用いた．

生じるが（ステップ③），その移動量は帯電水が侵入し鉄粉キャリアの見かけの抵抗率（シート抵抗 ρ ）測定た場合のほうが多い．また，周囲の湿度の増加とともに用試料の作製は，絶縁性の片面粘着シートの粘着面にキキャリアの吸着水量も多くなると考えられるので，帯電ャリアを均一に塗すことによって作製した．測定機器は，

水量は湿度とともに増加する．従って，湿度の増加とと三菱化学アナリテック社製のハイレスタ MCP-HT450 でもにフィルムの帯電量は増加すると考える．しかし，湿あり，UR-SS プローブ（ MCP-HTP-15）を上記試料表面

度がおおよそ 60％RH をこえると，水による電荷のリーに圧着することによって測定した．測定温度および湿度クの効果が勝り，帯電量は減少すると考える．

はそれぞれ 22℃および 45％RH である．

3．摩擦帯電実験

4．帯電水の起源

3.1 摩擦帯電装置

4.1 キャリア熱処理が帯電特性に与える影響

図 2 に本研究で使用した摩擦帯電装置の模式図を示

帯電水侵入モデルでは，帯電水の起源はキャリア表面にす．装置は二本のローラーから構成されており，一方の存在する吸着水であると仮定されている．そこでこれを検ローラーにフィルム状試料を固定し，他方のローラーに証する目的で，鉄粉キャリアの熱処理を行った．図 3 に，

金属キャリアビーズを磁力により付着させる．そして，種々の温度で熱処理を施した鉄粉キャリア T-80 と PES フ

ローラーを同一方向に回転させ二者を摩擦させる．一回

ィルムの摩擦帯電実験を行ったときの，フィルムの飽和表の摩擦ごとに高分子フィルム上の表面電位をプローブで面電位 Vsat と相対湿度の関係を示す．鉄粉キャリアは 50～

読み取り，時間に対する表面電位の依存性を得ることが200℃の任意の温度で 1 時間真空熱処理を行い，摩擦帯電できる．また，上記装置は閉鎖空間をもつチャンバー内実験に使用した．熱処理温度が高くなるにつれ，湿度依存に設置されており，周囲雰囲気を制御できるようになっ性（湿度の変化に対する飽和帯電電位の変化の程度）がている．周囲雰囲気は，乾燥窒素と湿潤窒素をそれぞれ抑制された．帯電水侵入モデルによれば，キャリアの吸着

一定量混合させることにより制御することができる．

水が摩擦によって解離し，正帯電水が PES フィルム中に

3.2 材料侵入する．そして，その正帯電水の侵入量が多ければ多高分子フィルムの材料にはポリエステル（以下 PES,

いほど湿度依存性が大きくなる．従って，図 3 の熱処理温

東洋紡社製バイロン 200, 平均分子量≒ 1.7 × 10 ）を使度の増加に伴う湿度依存性の低減の結果は，熱処理によ用し，その溶液をスピンコート（回転数 1400 rpm, 回転

る吸着水の減少により説明することができる．

4

時間 30 s ）することにより，種々の膜厚のポリエステル

なお，キャリアは真空熱処理後に真空を保ったまま常温に戻し，大気中に取り出す．その後に，摩擦帯電実験用のチャンバー内に設置され，測定湿度下に一定時間保持される．従って，そのときに吸着水量が戻る可能性がある．Bowden らは ，溶媒で脱脂した白金箔上の吸着11）

水量を精密天秤を用いて測定した．その結果，湿度 30％（20℃）では 8 分子層程度の吸着水，湿度 60％では21 分子層程度の吸着水があることが示された．しかし，白金箔を赤熱し大気中に戻した場合，湿度によらず 2 分
図 2 摩擦帯電実験装置
Fig.2 Apparatus for the triboelectric charging measurements.

子層程度の吸着水しか戻らないことを見出した．赤熱前の表面には吸湿性の塩が存在し，湿度に依存して水分を262（26）

静電気学会誌 第38巻 第 6 号（2014）
態の相違は観察されなかった．また，図 5 に上記 SEM
観察と同時に測定したエネルギー分散型 X 線スペクト
ルを示す．いずれのスペクトルにおいても Fe のシグナ
ル（0.705, 6.398 及び 7.11 keV ）及び O のシグナル（0.525
keV ）が観察された．そして，Fe と O のシグナル強度
比はいずれのスペクトルにおいてもほぼ同じであり，熱処理の有無及び加熱温度の違いによる表面元素組成の相違は観察されなかった．

図 3 種々の温度で熱処理を施した鉄粉キャリア（ T-80）とPES フィルム（膜厚 5 μm ）の摩擦帯電で得られるフィルムの飽和表面電位（ Vsat ）と相対湿度の関係（図中の数値は熱処理温度を示す）
Fig.3 Dependence of saturated surface potential on relative
humidity for the triboelectrification of PES films（5-μm
thick ）in contact with iron carrier beads. The numerals in
the figures stand for the annealing temperature.

次に，種々の熱処理温度におけるキャリアの表面抵抗値 ρ を表 1 に示す．ρ の値はキャリア１個の抵抗ではなく，吸着するが，赤熱後には塩が除去されたために水分吸着量が減少すると説明された．図 3 の場合においても，加熱によるキャリア表面からの吸湿性物質除去が生じているとすれば，実験結果をうまく説明できる．なお現在，
加熱処理を施したキャリアを一定時間規定の湿度に放置したときに，熱処理前のキャリアを用いた帯電挙動と一致するか否かの検討（可逆性の検討）を行っているが，その結果については別途報告の予定である．なお，フィルムの表面電位には，フィルム表面電荷と正帯電水に起因するバルク電荷からの寄与が含まれるが，それについ

図 4 熱処理を施さない（ a ）及び種々の温度で熱処理を施した鉄粉キャリア（ T-80）の表面 SEM 像：
（a）
，加熱
処理なし；
（b）
，50℃；
（c）
，100℃；（d），150℃；（e），200℃
Fig.4 SEM images of the iron carrier beads before（ a ）and after
the annealing（ b-e ）：（b），50 ℃；（c），100 ℃；
（d）
，
150℃；
（e）
，200℃.

ては 5 節で述べる．

4.2 熱処理がキャリアの物性に与える影響
上記結果において，熱処理により湿度依存性が抑制される理由を，熱処理により吸着水が減少したためであると解釈した．しかしながら，別の 2 つの要因を考えることもできる．一つは，熱処理によりキャリア表面の形態が変化し，フィルムに対する電荷付与能が低下したことが考えられる．例えば，熱処理によってキャリア表面が平滑化し，フィルムと接触する実表面積が減少したためにフィルムの帯電電位が低下する可能性が考えられる．
あるいは，表面の平滑化により，保持できる吸着水量が減少し，湿度依存性が抑制されることも考えられる．またもう一つの可能性は，熱処理によってキャリアの電気抵抗が増加し，摩擦相手への電荷付与能が低下する可能性である．そこでキャリア表面の走査型電子顕微鏡（ SEM ）観察を行った．図 4 に，熱処理前後におけるキャリア表面 SEM 像を示す．
（ a ）は熱処理なしのキャリ
ア表面であり，（b），（c），（ d ）及び（ e ）はそれぞれ，
50，100，150，及び 200℃で熱処理を施したキャリア表面である．熱処理の有無及び加熱温度の違いによる表明形

図 5 熱処理を施さない及び種々の温度で熱処理を施した鉄粉
キャリア（ T-80）の EDX スペクトル：（a），熱処理なし；
（b）
，50℃；
（c）
，100℃；（d），150℃；（e），200℃
Fig.5 EDX spectra of the iron carrier beads before（ a ）and after
the annealing（ b-e ）：（b），50 ℃；（c），100 ℃；
（d）
，
150℃；
（e）
，200℃.

絶縁性高分子フィルムと鉄粉キャリアの摩擦帯電特性（波多江 幸広ら）

263（27）

表 1 種々の温度での加熱処理前後における鉄粉キャリア（ T80）の見かけの抵抗率
Table 1 Surface resistivity of iron carrier beads before and after
the annealing at various temperatures.

Annealing
temp.（℃）ρ
11（10 Ω/sq ）Nonannealed

50

100

150

200

0.85

1.1

2.9

2.3

2.3

集合体の抵抗値であるために粒界の影響があり，10 Ω/sq
11程度の値を示したが，いずれの値もほぼ同じオーダーであり，違いがあるとは言えない．ただし，ρ は熱処理温度が上がるにつれてわずかに増加している．これは 4.1
節で記述したように，加熱処理温度の増加とともにより多くの吸湿性物質が除去されたためと解釈される．すな
わち，吸湿性物質の除去量が多くなるにつれて，キャリ
ア表面に戻る吸着水量が少なくなり，わずかではあるが加熱処理温度が高いほどより大きな抵抗率を示したものと考えられる．従って，図 3 における湿度依存性抑制効
果の要因はキャリアの電気抵抗値の変化でもない．以上の結果から，図 3 における湿度依存性抑制効果の要因は，キャリアの表面形態および電気物性の変化ではなく，アニーリングによる表面吸着水量の減少と考えられる．

図 6 鉄粉キャリア（ ASR-100）と摩擦帯電を行ったときのPES フィルムの表面電位 Vs と測定時間 t の関係．膜厚：a，2.5 μm；b，5 μm；c，10 μm；d，20 μm；e，30μm.（図中の数値は相対湿度を示す）
Fig.6 Dependence of Vs on t for the triboelectrification of PES
films in contact with iron carrier beads（ ASR-100）. Filmthickness：a, 2.5 μm；b, 5 μm；c, 10 μm；d, 20 μm；e,30 μm. The numerals in the figures stand for relative
humidity.

5．摩擦帯電実験から推定される帯電水の侵入深さ
図 6 に，5 種類の膜厚の PES フィルムと鉄粉キャリア

アの吸着水が摩擦によって解離し，正帯電水が PES フィ（ ASR-100）を用いて摩擦帯電実験を行ったときの，フルム中に侵入し，空間電荷を形成する．その際，正帯電ィルム表面電位（ Vs ）と摩擦時間（ t ）の関係を示す．

水の侵入が続く限りフェルミレベルが下降し続ける．こフィルムの膜厚は，2.5（ a ），5（ b ）
，10（ c ），20（ d ）及の時，キャリアのフェルミレベルと PES のフェルミレベ

び 30 μm（ e ）である．図中の数値は相対湿度を示す．

ルを一致させるためにキャリアから PES フィルム表面にいずれの帯電曲線も，帯電初期は不安定であるが，その電子が流入し続ける．すなわち，Vsat が増加し続けること

後は Vs が徐々に増加し，やがて飽和するという典型的になる（図 9）．しかし帯電水の侵入が止まった時（侵入な挙動を示した．そして，いずれの膜厚においても，湿長に達したとき）Vsat の増加傾向は変化すると考えられる．

度の増加とともに飽和表面電位 Vsat が増加する傾向が見

フィルム状試料の表面電位は，表面電荷及び空間電荷られた．帯電初期において，中高湿度域の帯電特性ではの寄与によって以下の 3 つのケースに場合分けすることが初めの 20 分間ほどは表面電位が正方向にシフトした．

できる．すなわち，
電荷が表面だけにある場合（ケース 1），

これはおそらくは，ポリエステル表面には帯電の時定数

電荷が膜全体にわたって均一に分布する場合（ケース 2）の比較的小さな正帯電サイトも存在し，そのサイトは初及び膜表面から L の深さまで電荷が均一に分布する場合

めの 20 分間ほどで帯電されると仮定すればうまく説明（ケース 3）である．膜厚及び膜の誘電率をそれぞれ d 及することができる．そして，低湿度域でその傾向が観察

び ε とすると，ケース 1，2 及び 3 の表面電位 Vsat は，そされなかったことから，そのサイトは水分とポリエステ

れぞれ式（1），（2）及び（3）で与えられる

ルが相互作用して作られるサイトと考えられる．
次に，図 6 から見積もられる Vsat を相対湿度に対してプ
ロットしたものを図 7 に示す．いずれも湿度に対して帯電量が増大するような帯電水侵入モデルに従う挙動を示した．さらに図 7 から，Vsat を膜厚に対してプロットしたものを図 8 に示す．帯電水侵入モデルによれば，キャリ．

12-14）

（1）



（2）




（3）

264（28）

静電気学会誌 第38巻 第 6 号（2014）
式（1）及び（2）の寄与により決定されるので，Vsat は
d の二次関数となる．一方，正帯電水のフィルム内への侵入には限度があると仮定し，その限界侵入長を L とする．そして，L ≤ d である（膜厚の途中まで正帯電水が侵入する）ケースを考えると，Vsat の d 依存性は，式（1）及び（3）の寄与により決定される．すなわち，Vsat は dの一次関数となる．以上の考察から，中高湿度域において，膜厚 d を変化させた場合，d = L を境に Vsat は d の二次の依存性から一次の依存性に変わるので，その変曲点

図 7 種々の膜厚の PES フィルムに対する Vsat の相対湿度依
存性
Fig.7 Dependence of Vsat on relative humidity for the PES films
with various thicknesses. The numerals in the figure standfor film thickness.

から L の値を見積もることができる．図 8 の結果から，
相対湿度 5～10％RH までの湿度域では帯電水はほとん
ど PES フィルムへは侵入せず，20％ほどでは 5 μm 程度，
40～60％の場合は 7～8 μm 侵入することが示唆された．
これは，L の値が湿度に依存することを示すものである．

6．摩擦帯電特性から推定される帯電水生成の可逆性
次に，種々の膜厚を有する PES フィルムと鉄粉キャリ
アビーズ（ T-80）との摩擦帯電を行い，飽和電位に達したときに系を真空引きする実験を行った．図 10 に，表面電位と測定時間の関係を示す．摩擦開始後 60 分から表面
電位が急激に変化しているが，これは，その時点で真空
図 8 種々の湿度条件下における PES フィルムの Vsat の膜厚依存性
Fig.8 D e p e n d e n c e o f V s a t o n f i l m t h i c k n e s s f o r t h etriboelectrification of PES films in contact with iron carrierbeads. The numerals in the figures stand for relative
humidity.

引きを開始したことを反映している．測定時間 60 分以内の帯電挙動に注目すると，高湿度ほどフィルムの表面電位は（負の値で）大きくなり，我々の帯電水侵入モデルに従う結果となった．測定時間 60 分における真空引き開始とともに表面電位は急激に減少し，その後飽和に達した．
図 11 に，摩擦開始 60 分後の表面電位（〇，
一定湿度における窒素雰囲気下での飽和電位，）及び真空引き後の飽
和表面電位（●，真空中での飽和電位）と相対湿度の関係を示す．なお，真空引き開始後の飽和電位は，一定時間後の値ではなく，電位が一定になったときの表面電位の値とした．横軸の湿度の値は真空引き前の雰囲気の湿度を示す．窒素雰囲気中で測定された Vsat の値（〇）は湿

図 9 膜厚（縦列）及び相対湿度（横列）に依存して変化す
る帯電水侵入のモデル
Fig.9 Model of charged-water penetration into the PES films.

度とともに（負方向に）増加し，水侵入モデルによる予測と合致する．また，真空下の Vsat の絶対値（●）はいず
れも窒素雰囲気下での値よりも小さい．真空引きによってフィルムの負帯電量が急激に低下したが，これは“水侵

図 9 において，低湿度域（ <10％RH ）における表面入モデル”において，フィルムへ侵入するとされる正帯電位の膜厚依存性を考えた場合，正帯電水がほとんど生

電水が真空引きによって脱離したためと仮定することで成されないと仮定すると，依存性は式（1）に従う．こ

説明が可能である．水侵入モデルによると，吸着水の摩れを支持するように図 8 において，相対湿度 10％以下

擦によって生成された正帯電水が高分子フィルムに侵入における Vsat と d のプロット（〇）は原点を通る直線とし正の空間電荷を形成する．そしてその空間電荷が高分なった．また，図 9 において，中高湿度域で比較的膜厚子のフェルミレベルを低下させ，金属キャリアとのフェルが小さい場合には，正帯電水が膜バルク全体に分布する

ミレベルのエネルギー差を拡大することにより，より多く状態が実現すると考えられる．この場合の Vsat の値は，の電子をキャリアから高分子フィルム表面へ移動させる．

絶縁性高分子フィルムと鉄粉キャリアの摩擦帯電特性（波多江 幸広ら）

図 10 鉄粉キャリア（ T-80）と摩擦を行ったときの PES フ
ィルムの摩擦帯電特性 .（摩擦帯電実験開始 60 分後にチャンバー内は排気された．膜厚：a，2.5 μm；b，5 μm；c，10 μm ）Fig.10 Triboelectric charging behaviors of the PES film whencharged with iron carrier beads（ T-80）. The internal spaceof the chamber was evacuated by a vacuum pump at a timeof 60 min. Film thickness：a, 2.5 μm；b, 5 μm；c, 10 μm.

265（29）

図 11 窒素雰囲気下（〇）及び真空中（●）で測定された
Vsat の相対湿度依存性 .（膜厚：a，2.5 μm；b，5 μm；c，10 μm ）
Fig.11 Humidity dependence of V sat measured in a nitrogen
atmosphere（〇）and in vacuum（●）．Film thickness：a, 2.5 μm；b, 5 μm；c, 10 μm.

効果で増大した表面電位＋フィルム固有の帯電サイトにそして，その結果，フィルムはより大きく負に帯電するとよる表面電位を示し，真空引き後の表面電位（●）がフされる．従って，この正帯電水が真空引きによって脱離

ィルム固有の帯電サイトによる表面電位を示すとすれさせられたと仮定すると，再度高分子フィルムのフェルミ

ば，Δ Vsat は，帯電水の量に比例する量となる．従って図レベルが上昇し（仕事関数が小さくなり），電子移動の駆

12 の結果は，帯電水量（あるいは限界侵入長）は周囲動力が低下するために負帯電量が低下したと解釈するこ

雰囲気の湿度と膜厚に依存し，湿度が高くなればなるほとができる．なお，フィルムバルクの正帯電水が脱離する

ど増大することを示すものである．

過程は，正帯電水がフィルム表面に移行して表面にある負電荷（負帯電水）と結合し，電気的に中性となってフ

7．まとめ

ィルムから引き抜かれるプロセスを考えている．

独自の摩擦帯電装置を用いて，PES フィルムと鉄粉キャ

次に，真空引き前後の飽和表面電位の変化量 Δ Vsat とリアビーズを様々な相対湿度において摩擦帯電させ，帯電

相対湿度の関係について検討を行った．図 12 に，種々量の時間依存性のデータを得た．次いで種々の操作，及びの膜厚における Δ Vsat と相対湿度の関係を示す．いずれ

詳細な解析を行うことにより以下のことが明らかとなった．

の膜厚においても，湿度の増加とともに Δ Vsat の値が増

（1）キャリアに真空熱処理を施して摩擦帯電させたとこ大する傾向が観察された．高湿度ほどフィルム内によりろ，熱処理温度が上昇するに従い帯電量の湿度依存

多くの正帯電水が侵入すること（帯電水侵入モデル）は性が抑制されることが観察された．これは，帯電水

既に述べた．真空引き前の表面電位（〇）が，帯電水の侵入モデルに従えば，真空熱処理によりキャリアの266（30）

静電気学会誌 第38巻 第 6 号（2014）
謝辞
鉄粉キャリアのご提供を頂いたパウダーテック株式会
社 小林弘道様に深く感謝します．
参考文献
1） 村田雄司：表面・高分子と静電気，共立出版（1988）
2） 小口寿彦：電子写真トナーの帯電現象．電子写真学会誌，
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3） 竹内 学：電磁気学・静電気入門（Ⅲ）．日本画像学会誌，
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4） 星野勝義：ケミカルトナー，竹内学・多田達也 監修，

p. 117-152，東京電機大学出版（2008）
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Unexpected and Unusual Triboelectrification behavior ofpolymer films containing carboxyl group. Langmuir, 29（2013）6903.
6） 平賀祐二，佐藤優太，星野勝義：日本画像学会標準キャ
リアと高分子フィルムの摩擦帯電特性及び帯電水侵入モデ ル を 用 い た 帯 電 特 性 の 解 釈． 日 本 画 像 学 会 誌，52
（2013）252
7） K. Hoshino, H. Ohoka, T. Kitamura, H. Kokado: Role of
図 12 真空引き前後における Vsat の差異と真空引き前の湿度の関係．膜厚：a，2.5 μm；b，5 μm；c，10 μm
Fig.12 Difference in Vsat before and after the evacuation of theambient atmosphere, Δ Vsat. Film thickness：a, 2.5 μm；b,
5 μm；c, 10 μm.

electron-donative dopant molecules in the triboelectrificationof polystyrene films, Macromol. Chem. Phys., 202（2001）367
8） 小池寿男，大岡青日，星野勝義，小門宏：金属メッキ

キャリアと高分子フィルムの摩擦帯電特性－湿度に依存した帯電の機構論的検討．日本画像学会誌，37（1998）

吸着水量が減少し，フィルムバルクに侵入する帯電
水の量が減少したためと解釈される．
（2）様々な膜厚の PES フィルム（2.5 μm, 5 μm, 10 μm,
20 μm 及び 30 μm ）を用いてキャリアと摩擦帯電実験を行ったところ，膜厚が厚く湿度が高いほど帯電量は増加した．これは帯電が膜内に侵入した水の量に依存することを推察させた．そして，各湿度における帯電水の侵入長の見積を行ったところ，湿度

225
9） 茅原

伸，星野勝義，小門 宏：ドナー性およびアクセ

プター性ドーパントを含むポリスチレンフィルムの動的
摩擦帯電特性 . 電子写真学会誌，35（1996）304
10）高橋政明，星野勝義，小門 宏：トナー材料の動的摩擦帯電特性：電子写真学会誌，34（1995）173
11）F. P. Bowden and W. R. Throssell: Adsorption of water vapour
on solid surfaces. Nature, 167（1951）601

10％RH 以下ではほとんど侵入しないのに対し，20

12）T. J. Fabish, H. M. Saltsburg, M. L. Hair: Charge transfer in～40％RH で は 約 5 μm，60％RH 程 度 で は 約 7～8

metal/atactic polystyrene contacts. J. Appl. Phys., 47（1976）

μm となることが示唆された．

930（3）PES フィルムと鉄粉キャリアビーズを一定湿度の窒素

13）T. J. Fabish, H. M. Saltsburg, M. L. Hair: The distribution of

雰囲気下で一定時間摩擦し，その後系を排気しながら

localized electronic states in atactic polystyrene. J. Appl. Phys.,

真空下での摩擦帯電実験を継続した．その結果，真47（1976）940

空引きによりフィルムの帯電量が急速に減少するこ

14）T. J. Fabish and C. B. Duke: Molecular charge states andと，及び帯電量の減少量は湿度に依存することが示さ

contact charge exchange in polymers. J. Appl. Phys., 48

れた．そして，帯電水が真空引きによりフィルムから（1977）4256

引き抜かれる（帯電水の生成は可逆的である）と仮定
すると上述の結果がうまく説明できることがわかった．