JP4163564B2

JP4163564B2 - 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

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Publication number: JP4163564B2
Application number: JP2003189532A
Authority: JP
Inventors: 亜希子田中; 豊成田; 忠幸大島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2023-07-01
Also published as: JP2005024830A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【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、以下のような不具合が生じる。
（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。
（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、経時で、空隙も変動する。
【００１０】
このような不具合を解消のために、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、電気抵抗値のバラツキが大きくなるので、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、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ことが考えられる。この場合、イオン導電性材料がマトリックス樹脂中に分散固定化され、表面へのブリードアウトが起こり難い。経時でのブリードアウトの少ない帯電部材としては、４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、４級アンモニウム塩含有型の高分子型導電剤の場合では、電気抵抗値の温湿度環境依存性が大きく、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、高電気抵抗化に伴う帯電不良等問題が発生する可能性が高いので、処方が難しいという問題があった。
【００１５】
そして、このような高分子複合体では、主として、構成樹脂間の相溶性の悪さに起因して、成形時に顕著なウェルドが発生し、そのウェルド部分の強度が低下したり、電気抵抗値が変動するという問題があった。また、この強度低下のために、機械強度の低い樹脂や相溶性の悪い樹脂をマトリックス樹脂として用いた場合には、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のウェルド部分にクラックが発生するという問題があった。さらに、ウェルド部分の電気抵抗変動が部分的画像不良の不具合を引き起こすという問題もあった。
【００１６】
【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
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。
即ち、本発明は、電気抵抗値のばらつき、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の優れた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。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
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、並びに、（Ｃ）主鎖にエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有し、側鎖にアクリロニトリル成分及びスチレン成分の両方又はそれらの一方を有するグラフトコポリマー、を溶融混練してなる樹脂組成物で構成されていることを特徴とする帯電部材である。
【００１９】
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を含有する化合物であることを特徴とするものである。
【００２０】
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、前記グリシジルメタクリレート成分の含有量が、グラフトコポリマーの１〜２０重量％であることを特徴とするものである。
【００２１】
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（Ａ）及び（Ｂ）の配合比が、それぞれ、３０〜７０重量％及び７０〜３０重量％であり、かつ、（Ｃ）の配合量が、前記（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、前記保護層と前記電気抵抗調整層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。
【００２４】
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、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。
【００２５】
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、アクリルシリコン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、及び、ポリビニルブチラール樹脂から選ばれる樹脂を含有する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。
【００２６】
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ことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００２７】
請求項１０に記載された発明は、請求項９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。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
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。
【００２９】
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の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、前記電気抵抗調整層２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、並びに、（Ｃ）主鎖にエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有し、側鎖にアクリロニトリル成分及びスチレン成分の両方又はそれらの一方を有するグラフトコポリマー、を溶融混練してなる樹脂組成物で構成されている。
【００３０】
前記（Ａ）のスチレン系熱可塑性樹脂は、スチレン重合体又は共重合体であって、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）、又は、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体（ＡＢＳ）である。
【００３１】
前記（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であって、次の式
【化１】

（式中、Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³ は、炭素数が１〜２０のアルキル基である。）
で示される共重合体である。この共重合体は、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、公知のものである。そして、前記（Ｂ）の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、電気抵抗調整層に要求される電気抵抗値を容易に得ることができる。また、ポリエーテルエステルアミドは、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。さらに、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。
【００３２】
前記（Ｃ）の主鎖のエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体は、低吸水性であるエ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からなる。エチレン単位は、（Ａ）のスチレン系樹脂との親和性が高く、また、低吸水であるので、樹脂の吸湿に伴う電気抵抗や形状の変動を抑制する。また、反応基のグリシジルメタクリレートは、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）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、（Ｂ）と強固に化学的結合をする。さらに、側鎖に含まれる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て、（Ａ）及び（Ｂ）の分散状態を均一かつ緻密化する。それ故、側鎖に含まれるアクリロニトリル成分及びスチレン成分は、（Ａ）及び（Ｂ）の分散不良に伴うウェルド部電気抵抗の変動、使用時の電気的・機械的ストレス、又は、経時・環境での体積変動により電気抵抗調整層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。そして、（Ｃ）と（Ｂ）とが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１〜２０重量％である必要がある。
【００３３】
このように、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、並びに、（Ｃ）主鎖にエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有し、側鎖にアクリロニトリル成分及びスチレン成分の両方又はそれらの一方を有するグラフトコポリマー、を溶融混練してなる樹脂組成物で構成されていると、電気抵抗値のばらつき、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の優れた帯電部材を提供することができる。
【００３４】
本発明においては、前記電気抵抗調整層２の体積固有電気抵抗は、好ましくは、１０⁶ 〜１０⁹ Ωｃｍである。前記体積固有電気抵抗が１０⁹ Ωｃｍを越えると、帯電部材１０の帯電量が不足するので、均一画像を得るのに十分な帯電電位を得ることができなくなる。また、前記体積固有電気抵抗が１０⁶ Ωｃｍよりも低いと、感光体全体への電圧集中(リーク)、及び、異常放電が生じてしまう。それ故、前記電気抵抗調整層２の体積固有電気抵抗が１０⁶ 〜１０⁹ Ωｃｍであると、均一画像を得るのに十分な帯電電位を得ることができ、しかも、感光体全体への電圧集中（リーク）及び異常放電が生じることがない。また、ローラ電気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、ローラ電気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。
【００３５】
本発明においては、前記（Ａ）の配合比が、３０〜７０重量％であると共に、前記（Ｂ）の配合比が、７０〜３０重量％であり、かつ、前記（Ｃ）の配合量が、前記（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（Ａ）の配合比が、３０〜７０重量％であると共に、前記（Ｂ）の配合比が、７０〜３０重量％であり、かつ、前記（Ｃ）の配合量が、前記（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対して、１〜１５重量部であると、電気抵抗調整層２の体積固有電気抵抗を、好ましいとされる、１０⁶ 〜１０⁹ Ωｃｍの範囲内に調整することができる。
【００３６】
本発明においては、前記樹脂組成物は、前記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の混合物を二軸混練機、ニーダー等で溶融混練して均一かつ緻密に分散することによって得られる。本発明における電気抵抗調整層２は、このようにして得られた熱可塑性樹脂組成物を押出成形、射出成形等の手段で導電性支持体１の表面に被覆して、簡単に形成することができる。また、このようにして形成された電気抵抗調整層２は、任意の段階において、その表面を切削及び／又は研削加工をして、所望の表面精度とする。
【００３７】
本発明においては、前記保護層３は、アクリルシリコン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、及び、ポリビニルブチラール樹脂から選ばれる樹脂を含有する樹脂組成物で構成されている。このような樹脂は、非粘着性において優れるので、トナー固着性に優れた帯電部材が得られる。
【００３８】
また、このような樹脂は、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を形成する樹脂組成物は、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。
【００３９】
また、樹脂は電気的に絶縁性であるので、樹脂だけで保護層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、前記樹脂に対してカーボン、金属酸化物等の導電粒子を分散することによって保護層３の電気抵抗を調整する。また、保護層３と電気抵抗調整層２との接着性を向上させるために、前記樹脂にイソシアネート等の反応性硬化剤を分散させてもよい。
【００４０】
このように、保護層３を形成する樹脂組成物が導電性粒子を含有していると、前記保護層３の電気抵抗値を容易に調整することができる。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のそれよりも大きくなるように調整される。前記保護層３の電気抵抗値が前記電気抵抗調整層２のそれよりも大きくなるように調整されていると、感光体欠陥部への電圧集中、及び、異常放電（リーク）を回避することができる。ただし、前記保護層３の電気抵抗値を高くしすぎると帯電効率が低下するので、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、１０³ Ωｃｍ以下であることが好ましい。
【００４１】
電気抵抗調整層２の上への保護層３の形成は、保護層３を構成する樹脂材料を有機溶媒に分散して塗料を作製し、これをスプレー塗装、ディッピング等の手段で被覆することにより行う。
【００４２】
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１〜８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ている。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１〜８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、これを有する画像形成装置は、電気抵抗値のばらつき、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。
【００４３】
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。
【００４４】
【実施例】
（実施例１）
（Ａ）ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、（Ｂ）ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴＰ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％、及び、（Ｃ）エチレン−グリシジルメタクリレート−スチレン−アクリロニトリル共重合体（モディバーＡ４４００、日本油脂社製）４５重量部（前記（Ａ）及び（Ｂ）の材料の合計１００重量部に対して４５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、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ−Ｐ、川上塗料社製）、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％）からなるフッ素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。
【００４５】
（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及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなるフッ素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。
【００４６】
（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）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。
【００４７】
（実施例４）
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。
【００４８】
（実施例５）
（Ａ）スチレン−ブタジエン共重合体（ＨＩ−ＰＳ樹脂）（Ｈ４５０、東洋スチレン社製）５０重量％、（Ｂ）ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴＰ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％、及び、（Ｃ）エチレン−グリシジルメタクリレート−スチレン−アクリロニトリル共重合体（モディバーＡ４４００、日本油脂社製）４５重量部（前記（Ａ）及び（Ｂ）の材料の合計１００重量部に対して４５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（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％）からなるフッ素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。
【００４９】
（比較例１）
ポリプロピレン樹脂（ＭＡ０３、日本ポリケム社製）４０重量部にポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン導電性の高分子化合物（ＩＲＧＡＳＴＡＴＰ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）６０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、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ−Ｐ、川上塗料社製）、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％）からなるフッ素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。
【００５０】
（比較例２）
ポリプロピレン樹脂（ＭＡ０３、日本ポリケム社製）５０重量部に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、）５０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（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％）からなるフッ素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。
【００５１】
（比較例３）
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３重量部を配合してゴム組成物とし、このゴム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、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６０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。
【００５２】
（比較例４）
ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業社製）１００重量部に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）１５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、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。
【００５３】
（比較例５）
ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業社製）１００重量部に過塩素酸リチウム３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、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６０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。
【００５４】
以上、実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた帯電ローラについて、次の試験を行った。
【００５５】
（試験１）
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた帯電ローラについて、成形後のローラのウェルド発生状態を目視にて確認したところ、実施例１〜５では、目視でウェルドを確認することができなかったが、比較例１、２では、ローラ軸方向に顕著なウェルドが確認された。
【００５６】
（試験２）
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた帯電ローラについて、ローラ電気抵抗の周方向変動状態を測定した。評価環境を２３℃６０％ＲＨとし、そして、印加電圧を５００Ｖとした。試験結果は、次の表１に示される。
【００５７】
【表１】

【００５８】
表１より、実施例１〜５の帯電ローラでは、周方向偏差が０．５オーダー以下であったが、比較例１、２、４のローラでは、周方向偏差が０．５オーダー以上になったことがわかる。
【００５９】
（試験３）
図２に示される画像形成装置を使用して、２３℃、６０％ＲＨの環境において、３００，０００枚の複写を行い、ローラ割れが発生するまでの耐久枚数を調べた。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、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。また、帯電ローラに印加する電圧は、ＤＣ＝−８００Ｖ、ＡＣ＝２４００Ｖpp（周波数＝２ＫＨｚ）とした。試験結果は、次の表２に示される。
【００６０】
【表２】

【００６１】
表２より次のことがわかる。即ち、実施例１〜５のローラでは、３００，０００枚の複写で割れが発生しなかったが、比較例１、２のローラでは割れが発生した。
【００６２】
（試験４）
図２に示される画像形成装置を使用して、感光体の「感光体の帯電電位」を測定し、そして、画像評価を「部分的帯電不良（画像ムラ）の有無」及び「感光体欠陥部への異常放電有無」によって行った。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、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。また、帯電ローラに印加する電圧は、ＤＣ＝−８００Ｖ、ＡＣ＝２４００Ｖpp（周波数＝２ＫＨｚ）とし、そして、評価環境は、２３℃６０％ＲＨとした。
そして、感光体欠陥部への電圧集中、及び、異常放電（リーク）によって生じる異常画像の有無を評価した。
次いで、１００，０００枚の連続複写を行って、ローラ表面へのトナー固着評価及び画像評価を行った。評価環境は、いずれも、２３℃５０％ＲＨとした。
以上の試験結果は、次の表３に示される。
【００６３】
【表３】

【００６４】
表３より次のことがわかる。即ち、実施例１〜５の帯電ローラは、全項目で良好な結果が得られたが、比較例３〜５のローラでは不具合が見られた。
【００６５】
前記試験３と同様に、図２に示される画像形成装置を使用して、感光体の帯電電位及び画像評価を行った。また、感光体欠陥部への電圧集中、異常放電（リーク）によって生じる異常画像の有無の評価を行った。評価環境は、１０℃１５％ＲＨ及び３０℃９０％ＲＨとした。
試験結果は、次の表４，５に示される。
【００６６】
【表４】

【００６７】
【表５】

【００６８】
表４，５より次のことがわかる。即ち、実施例１〜５の帯電ローラは、各環境下で良好な結果が得られたが、比較例２〜５は低温低湿（１０℃１５％ＲＨ）時、及び、高温高湿（３０℃９０％ＲＨ）時に画像上の不具合が見られた。
【００６９】
【発明の効果】
（１）請求項１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、並びに、（Ｃ）主鎖にエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有し、側鎖にアクリロニトリル成分及びスチレン成分の両方又はそれらの一方を有するグラフトコポリマー、を溶融混練してなる樹脂組成物で構成されていると、電気抵抗値のばらつき、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の優れた帯電部材を提供することができる。
【００７０】
（２）請求項２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を含有する化合物であるので、電気抵抗調整層に要求される電気抵抗値を容易に得ることができる。また、ポリエーテルエステルアミドが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。さらに、ポリエーテルエステルアミドは高分子材料であるので、ブリードアウトも生じ難い。
【００７１】
（３）請求項３に記載された発明によれば、グリシジルメタクリレート成分の含有量がグラフトコポリマーの１〜２０重量％であるので、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て、（Ａ）及び（Ｂ）の分散状態を均一かつ緻密化し、そのために、側鎖に含まれるアクリロニトリル成分及びスチレン成分は、（Ａ）及び（Ｂ）の分散不良に伴うウェルド部電気抵抗の変動、使用時の電気的・機械的ストレス、又は、経時・環境での体積変動により電気抵抗調整層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。
【００７２】
（４）請求項４に記載された発明によれば、（Ａ）の配合比が、３０〜７０重量％であると共に、（Ｂ）の配合比が、７０〜３０重量％であり、かつ、（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２の体積固有電気抵抗を、好ましいとされる、１０⁶ 〜１０⁹ Ωｃｍの範囲内に調整することができる。
【００７３】
（５）請求項５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それよりも大きくなるように調整されているので、感光体欠陥部への電圧集中、及び、異常放電（リーク）を回避することができる。
（６）請求項６に記載された発明によれば、保護層と電気抵抗調整層との電気抵抗値の差が１０³ Ωｃｍ以下であるので、帯電効率の低下を防ぐことができる。
【００７４】
（７）請求項７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、保護層の電気抵抗値を容易に調整することができる。
（８）請求項８に記載された発明によれば、保護層がアクリルシリコン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、及び、ポリビニルブチラール樹脂から選ばれる樹脂を含有する樹脂組成物で構成されているので、このような樹脂が非粘着性において優れていることにより、トナー固着性に優れた帯電部材が得られる。
【００７５】
（９）請求項９，１０に記載された発明によれば、請求項１〜８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、これを有する画像形成装置は、電気抵抗値のばらつき、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。
【図面の簡単な説明】
【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】
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）

Claims

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、並びに、（Ｃ）主鎖にエチレン−グリシジルメタクリレート共重合体を有し、側鎖にアクリロニトリル成分及びスチレン成分の両方又はそれらの一方を有するグラフトコポリマー、を溶融混練してなる樹脂組成物で構成されていることを特徴とする帯電部材。
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を含有する化合物であることを特徴とする請求項１に記載の帯電部材。
前記グリシジルメタクリレート成分の含有量が、グラフトコポリマーの１〜２０重量％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。
前記（Ａ）及び（Ｂ）の配合比が、それぞれ、３０〜７０重量％及び７０〜３０重量％であり、かつ、（Ｃ）の配合量が、前記（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１〜３記載のいずれかに記載の帯電部材。
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１〜４のいずれかに記載の帯電部材。
前記保護層と前記電気抵抗調整層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１〜５のいずれかに記載の帯電部材。
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１〜６のいずれかに記載の帯電部材。
前記保護層が、アクリルシリコン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、及び、ポリビニルブチラール樹脂から選ばれる樹脂を含有する樹脂組成物で構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の帯電部材。
請求項１〜８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ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
請求項９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。