JP3901380B2 - 帯電部材及び帯電装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター等における静電潜像プロセスで、感光体等の被帯電体を帯電させる場合に好適に用いられる帯電部材及び帯電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンター等の電子写真装置では、まず、感光体の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して、光の当たった部分の帯電を消去することによって潜像を形成する静電潜像プロセスにより静電潜像を得、次いで、トナーの付着によるトナー像の形成、紙等の記録媒体へのトナー像の転写により、プリントする方法がとられている。
【０００３】
この場合、最初の感光体を帯電させる操作は、コロナ放電方式が一般的に採用されてきた。しかしながら、このコロナ放電方式は６〜１０ｋＶもの高電圧印加が必要とされるため、機械の安全保守の観点から好ましくないものである。また、コロナ放電中にオゾン、ＮＯｘ等の有害物質が発生するため、環境上の問題もある。
【０００４】
このため、コロナ放電に比べて低い印加電圧で帯電を行うことができ、かつ、オゾン等の有害物質の発生を抑制することができる帯電方式への取り組みがなされており、新たな帯電方式として、電圧を印加した帯電用部材を感光体等の被帯電体に所定の圧力で接触させることにより、被帯電体を帯電させる接触方式による方法が提案されている。
【０００５】
この場合、この接触帯電方式で使用される帯電部材としては、例えば、ゴムやウレタンフォーム等の弾性層の表面に、アクリル、ウレタン、ナイロン等の樹脂を有機溶剤に溶解した樹脂溶液をディッピング法やスプレー法などにより塗布して、表面に塗膜層を形成したものが知られているが、最近の帯電部材では、感光体等の被帯電体との摩擦が少なく（以下、単に「低摩擦性」という）、かつ残留トナーが付着しにくいこと（以下、単に「トナー付着性」という）が重要な特性として要求されるようになってきており、このような特性を得るために被帯電体と接触する表面層を、フッ素系樹脂を添加した樹脂で形成することが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表面層を、フッ素樹脂を添加した樹脂で形成した場合、上記低摩擦性及びトナー付着性に優れるものの、被帯電体に当接させた際に表面層が割れてしまったり、１箇所が被帯電体に長期間当接したままの状態になった場合、その当接箇所が変形してしまうなど、その耐久性に劣るという欠点がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、低摩擦性及びトナー付着性に優れ、しかも表面層の割れや変形といった不都合の発生を可及的に防止して、優れた耐久性を発揮することができる帯電部材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、帯電部材を被帯電体に当接させ、帯電部材と被帯電体との間に電圧を印加することにより、被帯電体を所望の帯電電位に帯電させる場合に、上記帯電部材の表面層を、フッ素系又はシリコン系の第１ブロックとフッ素及びシリコンのいずれをも含まない第２ブロックとを有するフッ素系ブロック共重合体又はシリコン系ブロック共重合体からなる添加剤をウレタン変性アクリル樹脂からなるバインダーに添加して形成することにより、表面層の割れや変形といった不都合の発生を可及的に防止して優れた耐久性を達成し得ると共に、優れた低摩擦性及びトナー付着性をも得られることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００９】
従って、本発明は、被帯電体に当接させて、この被帯電体との間に電圧を印加することにより、被帯電体を帯電させる帯電部材において、少なくとも上記被帯電体と接触する部材表面が、フッ素系又はシリコン系の第１ブロックとフッ素及びシリコンのいずれをも含まない第２ブロックとを有するフッ素系ブロック共重合体又はシリコン系ブロック共重合体からなる添加剤をウレタン変性アクリル樹脂からなるバインダーに添加してなる表面層で形成されていることを特徴とする帯電部材、及び、
被帯電体に当接し、該被帯電体を帯電させる帯電部材と、被帯電体と帯電部材との間に電圧を印加する電圧印加手段とを具備してなる帯電装置において、帯電部材として上記本発明の帯電部材を用いたことを特徴とする帯電装置を提供するものである。
【００１０】
ここで、フッ素系又はシリコン系の第１ブロックとフッ素及びシリコンのいずれをも含まない第２ブロックとを有するフッ素系ブロック共重合体又はシリコン系ブロック共重合体からなる添加剤を添加することにより、良好な低摩擦性及びトナー付着性に加えて優れた耐久性をも得られる詳細な機構については必ずしも明らかではないが、フッ素及びシリコンのいずれをも含まない上記第２ブロック部分によりゴムや樹脂等のバインダーとの相溶性及び分散性が著しく向上して良好な耐久性が達成され、かつ上記第１ブロック中のフッ素やシリコンにより良好な低摩擦性及びトナー付着性が得られるものと推察される。
【００１１】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の帯電部材は、上述のように、バインダーにフッ素系又はシリコン系の第１ブロックとフッ素及びシリコンのいずれをも含まない第２ブロックとを有するフッ素系ブロック共重合体又はシリコン系ブロック共重合体からなる添加剤を添加して表面層を形成したものである。
【００１２】
上記表面層を形成するバインダー成分としては、上記添加剤との相溶性の観点からウレタン変性アクリル樹脂が用いられる。
【００１３】
このバインダー樹脂に添加される上記添加剤は、上述のように、フッ素系又はシリコン系の第１ブロックとフッ素及びシリコンのいずれをも含まない第２ブロックとを有するフッ素系ブロック共重合体又はシリコン系ブロック共重合体である。
【００１４】
上記第１ブロックのフッ素系又はシリコン系ブロックとは、フッ素又はシリコンを含む単量体の１種又は２種以上の重合体からなるブロックであり、フッ素を含む単量体としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ペンタフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、
ＣＦ₃ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃(ＣＦ₂)₇ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₆（ＣＨ₂）₃ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₄Ｃ（ＣＨ₃）ＨＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₁₀（ＣＨ₂）₃ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
Ｈ（ＣＦ₂）₈ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
Ｈ（ＣＦ₂）₄ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
Ｈ（ＣＦ₂）₂ＯＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
Ｈ（ＣＦ₂）₆Ｃ（Ｃ₂Ｈ₅）ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
Ｈ （ＣＦ₂）₆ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＳＯ₂Ｎ（ＣＨ₃）ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＳＯ₂Ｎ（ＣＨ₃）（ＣＨ₂）₄ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＨ₂）ＯＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＨ₂）ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₄ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂Ｎ（Ｃ₃Ｈ₇）ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
Ｃ₂Ｆ₅（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）₂ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
（ＣＦ₃）₂ＣＦＯ（ＣＨ₂）₅ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₄ＯＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
Ｃ₂Ｆ₅ＣＯＮ（Ｃ₂Ｈ₅）ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
Ｈ（ＣＦ₂）₈ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）Ｃ（Ｃ₂Ｈ₅）ＨＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＳＯ₂Ｎ（ＣＨ₃）（ＣＨ₂）₁₀ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₂ＳＯ₂Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）Ｃ（ＣＨ₂ＣＨ₃）ＨＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＳＯ₂Ｎ（ＣＨ₃）ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₂ＳＯ₂Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₂ＳＯ₂Ｎ（Ｃ₃Ｈ₇）ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＳＯ₂Ｎ（ＣＨ₃）（ＣＨ₂）₄ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＳＯ₂Ｎ（ＣＨ₃）（ＣＨ₂）₁₀ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
Ｃ₂Ｆ₅ＣＯＮ（Ｃ₂Ｈ₅）ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₂ＣＯＮ（ＣＨ₃）ＣＨ（ＣＨ₃）ＣＨ₂ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＯＮ（ＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₃）ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
Ｃ₇Ｆ₁₅ＣＯＮ（Ｃ₂Ｈ₅）ＣＨ₂ＯＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＨ₂）₈ＣＨ₂ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ₂ＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＨ₂）₈ＣＨ₂ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ₂ＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
（ＣＦ₃）₃ＣＦ（ＣＨ₂）₆ＣＨ₂ＣＨ（ＯＣＯＣＨ₃）ＣＨ₂ＣＯＣＨ＝ＣＨ₂、
（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₆ＣＨ₂ＣＨ（ＯＣＯＣＨ₃）ＣＨ₂ＣＯＣ（ＣＨ₃）＝ＣＨ₂、
【化１】

等が挙げられる。
【００１５】
また、シリコンを含む単量体としては、（ＣＨ₃）₃ＳｉＣｌ、（ＣＨ₃）₂ＳｉＣｌ₂、（ＣＨ₃）ＳｉＣｌ₃、（ＣＨ₃）ＨＳｉＣｌ₂、（Ｃ₆Ｈ₅）₂ＳｉＣｌ₂、Ｃ₆Ｈ₅Ｓｉ（ＣＨ₃）Ｃｌ₂、Ｃ₆Ｈ₅ＳｉＣｌ₃、（ＣＨ₃）（ＣＨ₂＝ＣＨ）ＳｉＣｌ₂等が挙げられる。
【００１６】
この第１ブロックとして具体的には、下記式（１）で示される化合物などのビニル型単量体から得られる含フッ素ビニルエーテル共重合体、又は下記式（２），（３）で示される化合物のようなアゾ結合、ペルオキシ結合を有するポリマーと下記式（１）で示されるビニル型単量体とを共重合して得られる含フッ素ブロック共重合体などが挙げられる。
【化２】

【００１７】
一方、第２ブロックは、フッ素及びシリコンのいずれも含まない単量体の１種又は２種以上の重合体からなるブロックであり、その単量体として具体的には、（メタ）アクリル酸〔「（メタ）アクリル酸」は「アクリル酸」と「メタクリル酸」との総称、以下同じ〕、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸等のカルボン酸含有ビニル単量体；（メタ）アクリル酸−２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸−２−ヒドロキシプロピル、アリルアルコール等の水酸基含有ビニル単量；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸グリシジル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸tert−ブチル、（メタ）アクリル酸−２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸ベンジル等の（メタ）アクリル酸エステル；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミドＮ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（メタ）アクリロイルモルホリン等のアミド基含有ビニル単量体；（メタ）アクリル酸トリエチレングリコールエステル、（メタ）アクリル酸ジプロピレングリコールエステル等の（メタ）アクリル酸のポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールのエステル；スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル単量体；ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル；（メタ）アクリル酸−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエステル等の第三級アミノ基を有するアルコールの（メタ）アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−３−メタクリルオキシプロピルメチルアンモニウムクロライド等の（メタ）アクリル酸から誘導される第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
【００１８】
この第２ブロックとして具体的には、アクリル−メタクリル共重合体や上記式（２），（３）で示される化合物のようなアゾ結合，ペルオキシ結合を有するポリマーとアクリル酸メチルとの共重合体などが挙げられる。
【００１９】
上記第１ブロックと第２ブロックとの重量比率は、特に制限されるものではないが、第１／第２で５／９５〜９５／５、特に２０／８０〜８０／２０であることが好ましく、この比率を逸脱して第１ブロックの比率が少ないと十分なトナー付着性が得られない場合があり、一方第２ブロックが少ないと十分な耐久性が得られない場合がある。
【００２０】
上記第１ブロックと第２ブロックとからなるフッ素系又はシリコン系ブロック共重合体として具体的には、日本油脂社製のモディパーＦシリーズ（フッ素系）、モディパーＦＳシリーズ（シリコン系）などが挙げられる。
【００２１】
このフッ素系ブロック共重合体又はシリコン系ブロック共重合体からなる添加剤の添加量は、その種類やバインダーの種類などに応じて適宜選定され、特に制限されるものではないが、通常バインダー１００重量部に対して３〜１００重量部、特に１０〜５０重量部とすることが好ましく、添加量が３重量部であると、十分な耐久性と低摩擦性及びトナー付着性とを得ることができない場合があり、一方１００重量部を超えるとバインダー樹脂との相溶性が悪くなったり、コスト高となってしまう。
【００２２】
この表面層は、上記バインダー及びフッ素系ブロック共重合体又はシリコン系ブロック共重合体からなる添加剤により良好な低摩擦性及びトナー付着性を有するが、更なる低摩擦性及びトナー付着性の向上を目的として、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフルオライド、ポリビニルフルオライド等のフッ素樹脂を添加してもよい。
【００２３】
これらフッ素樹脂の添加量は、特に制限されるものではないが、上記バインダー樹脂１００重量部に対して１０〜１５０重量部、特に３０〜９０重量部とすることが好ましく、本発明における表面層では、上記フッ素系ブロック共重合体又はシリコン系ブロック共重合体からなる添加剤がすでに添加されているため、この程度の添加量で極めて優れた低摩擦性及びトナー付着性を得ることができ、かつ良好な耐久性をも得られるものである。
【００２４】
また、この表面層には、本発明の目的を逸脱しない範囲であれば、平滑性、成膜性及び耐水性の向上等の目的で必要に応じて上記バインダー及びフッ素系ブロック共重合体又はシリコン系ブロック共重合体からなる添加剤、更に必要に応じて添加される上記フッ素樹脂に加えて、更に他の樹脂を本発明の目的を逸脱しない範囲で配合することもできる。他の樹脂としては、特に制限はないが、その一部を例示すれば、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニリデン系共重合体等が挙げられる。
【００２５】
また、この表面層には、必要に応じて導電剤を添加して導電性を付与又は調整することができる。導電剤としては、特に制限はなく、各種電子導電剤や各種イオン導電剤を用いることができるが、本発明では特にカーボンを用いることが好ましい。
【００２６】
この場合、この表面層に用いられるカーボンとしては、特に制限されるものではないが、酸素含有率が５％以上、特に７％以上、更には９％以上であることが好ましく、かつｐＨが５以上、特に６以上、更には７以上であることが好ましい。即ち、通常のカーボンの酸素含有率は０．１〜３％程度であり、一部、酸化処理を施したカーボンも存在するが、この酸化処理を施したカーボンは、酸素含有率が若干増加するにつれてｐＨが酸性側へとシフトしてしまう傾向があり、カーボンが酸性になると水系樹脂（具体的には、水系フッ素樹脂）に添加した場合に安定性が低下するおそれがある。これに対して、本発明に好適に用いられる上記カーボンは、酸素含有率が多いにもかかわらず、中性ないしアルカリ性を維持したものであり、安定的に水系フッ素樹脂に添加し得るものである。このような酸素含有率及びｐＨを有するカーボンの詳細な構造は明らかではないが、カーボン表面にカルボキシル基、水酸基、ケトン基等の官能基を付け、しかもこれらの官能基が有する水素の一部をナトリウム等のアルカリ金属に置換させたものが好適に使用される。
【００２７】
導電剤の添加量は、所望とする抵抗が得られるように適宜調整することができる。この場合、表面層の抵抗は、体積抵抗率１０³〜１０¹²Ω・ｃｍ、特に１０⁵〜１０¹⁰Ω・ｃｍとすることが好ましく、このような体積抵抗率を達成するように導電剤の添加量を調整することができ、導電剤としてカーボンを用いた場合の添加量は、通常、表面層の０．０１〜４０重量％、特に５〜２０重量％程度とされる。
【００２８】
また、この表面層には、架橋剤、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等を必要に応じて添加することができる。この場合、架橋剤としては、用いる樹脂に応じて所望の架橋効果を発現し得るものであればいずれのものでもよく、例えば、エポキシ系、オキサゾリン系、メラミン系、イソシアネート系、フェノール系の架橋剤が挙げられ、特にエポキシ系、オキサゾリン系の架橋剤が、架橋効果、低硬度の点から好適に用いられる。架橋剤の添加量は、通常、樹脂１００重量部に対して０．１〜５０重量部程度とすることが好ましい。なお、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等は、無機系、有機系を問わず適宜用いることができる。
【００２９】
この表面層の厚さは、帯電部材の形態等に応じて設定され、特に制限されるものではないが、例えば後述するロール状の帯電ローラの表面層３であれば、通常１〜１５μｍ、特に３〜５μｍとすることができ、１μｍ未満であると、ローラの耐久性に劣る場合があり、一方１５μｍを超えると帯電特性に悪影響を与えたり、表面にしわを生じるなど、良好な表面性が得られない場合がある。
【００３０】
本発明の帯電部材は、少なくとも上記被帯電体と接触する部材表面が上記表面層で形成されたものであり、その形態はロール状、プレート状、ブロック状、球状、ブラシ状などの適宜な形態とすることができ、特に制限されるものではないが、通常は部材表面に上記表面層を有するロール状の帯電ローラとすることが好ましく、例えば、図１（Ａ）に示したように、シャフト１の外周に弾性層２を形成し、この弾性層２上に上述の表面層３を形成した帯電ローラや、更に図１（Ｂ）に示したように、弾性層２と表面層３との間に表面粗度調整層４を設けた帯電ローラとすることができる。
【００３１】
上記シャフト１としては、金属或いはプラスチック製のシャフトを用いることができ、また部材の形態や帯電部材が用いられる帯電装置の機構などによってはこのシャフト１を省略することもできる。
【００３２】
また、上記弾性層２を形成する弾性体も特に制限されず、被帯電体との良好な接触状態を得ることができる弾性体であればよく、公知のゴム或いは樹脂、又はこれらの発泡体（以下、「フォーム」という）で形成することができる。具体的には、ポリウレタン、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム等を基材ゴムとするゴム組成物が例示されるが、特にポリウレタンが好ましく、より好ましくは発泡倍率が１．５〜５０倍のポリウレタンフォームが用いられる。なお、この場合のフォーム密度は、０．０５〜０．９ｇ／ｃｍ³程度が適当である。
【００３３】
上記弾性層２には、導電剤を添加することにより、導電性を付与又は調整して所定の抵抗値とすることができる。その導電剤としては、特に限定されず、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルメチルアンモニウム、オクタドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等のハロゲン化ベンジル塩等の第四級アンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加燐酸エステル塩などの陰イオン界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止剤、ＮａＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ等のＬｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｋ⁺等の周期律表第１族の金属塩、あるいはＮＨ₄ ⁺の塩などの電解質、また、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理を施したカラー（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。この場合、これら導電剤の配合量は、組成物の種類に応じて適宜選定され、通常弾性層の体積抵抗率が１０⁰〜１０⁸Ω・ｃｍ、好ましくは１０²〜１０⁶Ω・ｃｍとなるように調整される。
【００３４】
なお、この弾性層２の厚さは、部材の形態や大きさ、層構成等に応じて適宜設定され、特に制限されるものではないが、図１（Ａ），（Ｂ）に示したようなロール状の帯電部材の場合、通常１〜３．５ｍｍ、特に２〜２．９ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３５】
次に、上記表面粗度調整層４は、発泡体等で形成される上記弾性層２の表面をある程度平滑にし、部材表面の平滑性を向上させるために任意に形成される層であり、有機溶剤系及び水系樹脂を用いて形成される塗膜であるが、特に成膜製、塗膜乾燥時のひび・割れ等の発生が少ない点、更に弾性層を膨潤させるなどの弾性層２への影響が少ない点などから水系樹脂を主材として用いることが好ましい。水系樹脂としては、上記弾性層２上に確実に塗膜を形成することができるものであればいずれのものでもよく特に制限されるものではないが、特にポリビニルアセタール樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等が好適に用いられる。
【００３６】
この表面粗度調整層２には、上記水系樹脂を架橋するための架橋剤を添加することができる。架橋剤は、用いられる上記水系樹脂の種類に応じて適宜選定され、所望の架橋効果が得られるものであればよいが、通常は、オキサゾリン系、エポキシ系、メラミン系、グアナミン系、イソシアネート系、フェノール系等の架橋剤が好適に用いられる。なお、架橋剤の添加量は、通常上記架橋対象樹脂１００重量部に対して０．１〜５０の範囲とされるが、表面粗度調整の目的を逸脱しない限り、５０重量部を超えて架橋剤を添加しても差し支えない。
【００３７】
また、この表面粗度調整層２には、導電剤を添加して導電性を付与又は調整することができ、通常は体積抵抗率が１×１０³〜１×１０¹²Ω・ｃｍ、特に１×１０⁵〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍとなるように抵抗値を調整することが好ましい。この場合、導電剤としては、上記表面層３及び弾性層２で例示したものと同様の導電剤を例示することができるが、中でもカーボンを用いることが好ましく、特に上記表面層３に用いられるカーボンとして示した特定の酸素含有率及びｐＨを有するカーボンが好ましく用いられる。導電剤の添加量は、導電剤の種類などに応じて上記体積抵抗率が得られるように適宜調節され、特に制限されるものではないが、導電剤としてカーボンを用いる場合には、通常０．０１〜４０重量％、特に５〜２０重量％程度とされる。
【００３８】
この表面粗度調整層４には、その目的を逸脱しない範囲で、造膜助剤、顔料分散剤、増粘剤、レベリング剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の適宜な添加剤を必要に応じて適量添加することができる。
【００３９】
なお、この表面粗度調整層４は、上述のように、水系樹脂を用いて形成することが好ましいが、この水系樹脂以外の樹脂を含有していても差し支えく、また必要に応じてこの表面粗度調整層４を複数層形成することもできる。更に、この表面粗度調整層４の厚さは、特に制限されるものではないが、通常１〜８００μｍ、特に３０〜３００μｍ程度とすることが好ましく、１μｍ未満であると、十分な表面粗度の調製効果が得られない場合があり、一方６００μｍを超えると、相対的に弾性層の厚みが薄くなってローラ硬度が高くなったり、コスト高となる場合がある。
【００４０】
上記表面層３及び上記表面粗度調整層４の形成方法は、特に制限はなく、公知のディピング法、スプレー法、押出成形法などを採用することができるが、通常、各成分を溶剤に溶解又は分散した塗料を調製してディピング法により塗膜を形成する方法が好ましく用いられる。
【００４１】
本発明の帯電部材は、上記表面層３の表面、即ち帯電部材の表面に凹凸があると、この凹凸内にトナーが詰まって画像不良の原因となることがあるため、その表面はできるだけ平滑であることが好ましく、特に制限されるものではないが、表面層の表面粗さ、即ち帯電部材の表面粗さは、ＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで４μｍ以下、特に３μｍ以下、さらには２μｍ以下であることが好ましい。この場合、上記表面粗度調整層４を設けることにより、このような良好な平滑性を容易に得ることができる。
【００４２】
本発明の帯電部材は、感光ドラム等の被帯電体に当接した状態に配設され、被帯電体と本発明帯電部材との間に電圧を印加することにより、被帯電体を帯電させるものであるが、この場合、帯電部材と被帯電体との間に印加する電圧は、直流電圧であっても交流電圧であってもよく、特に制限されるものではないが、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加して帯電を行うようにすることが好ましく、これにより被帯電体をより均一に帯電させることができる。また、特に制限されるものではないが、本発明の帯電部材と被帯電体との接触圧力は、５０〜２０００ｇ、特に１００〜１０００ｇとすることが好ましく、これにより良好な帯電を確実に得ることができる。
【００４３】
本発明帯電部材を用いた帯電装置については、例えば、図２に示したように、本発明の帯電部材５を感光ドラム等の被帯電体６に所定の圧力で当接させ、電圧印加手段６から被帯電体５との間に電圧を印加するように構成した帯電装置を例示することができるが、これに限定されるものではなく、被帯電体６、帯電部材５の形態や電圧印加手段７による電圧印加方式等は適宜変更して差し支えない。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の帯電部材は、低摩擦性及びトナー付着性に優れ、しかも表面層の割れや変形といった不都合の発生を可及的に防止して、優れた耐久性を発揮することができるものである。
従って、本発明の帯電部材を用いた帯電装置によれば、良好な帯電操作を長期に亘って安定的に行うことができるものである。
【００４５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４６】
［実施例１］
金属性シャフト１の外周に、厚さ３０００μｍの下記弾性層２を形成し、該弾性層２上に下記組成の塗料Ａを塗布して乾燥させることにより、厚さ３００μｍの表面層３を形成して、図１（Ａ）に示した構造を有する帯電ローラを作成した。得られた帯電ローラの表面粗さはＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで０．５μｍであった。なお、上記塗料Ａによる表面層３は体積固有抵抗率を１０⁵〜１０¹⁰Ω・ｃｍに調整した。
【００４７】
弾性層２
ポリエステル系ポリオール、イソシアネートにカーボンを添加して調製した密度０．５５ｇ／ｃｍ３のポリウレタンフォームである。
表面層用塗料Ａの組成
ウレタン変性アクリル樹脂 １００重量部
（亜細亜工業社製「ＥＡＵ６５Ｂ」）
フッ素系ブロック共重合体^*1 ３０重量部
（日本油脂社製「モディパーＦ６００」）
カーボン ４０重量部
（御国色素社製「ＭＨＩ２２０」）
メチルエチルケトン溶媒 １０００重量部
＊１：含フッ素ビニルエーテル共重合体の第１ブロックとアクリル−メタクリル共重合体の第２ブロックとからなるブロック共重合体
【００４８】
得られた帯電ローラをプリンターに装着して２５℃，５５％ＲＨの環境下で画像出ししたところ、良好な画像が得られ、更に連続３０００枚の画像出しを行って、トナーの付着性を◎、○、○△、△、×、××の６段階で評価した。結果を表１に示す。
【００４９】
また、上記表面層３の耐久性を下記方法により変形量及び残留伸びを測定することにより評価した。
変形量
シャフト１の両端にそれぞれ５００ｇの加重をかけてローラー表面を３０ｍｍφのドラムに押し付け、この状態で４０℃，９０％ＲＨの環境下に２４時間放置した後、上記加重から解放して表面の変形量（μｍ）を測定した。
残留伸び
表面層形成用の塗料を用いて５ｍｍ×４ｍｍ×２００μｍの試験シートを作成し、この試験シートを４０％引き伸ばした状態で４０℃，９０％ＲＨの環境下に２４時間放置した後、引き伸ばし状態から解放してシートの残留伸びを測定した。
【００５０】
［実施例２］
弾性層２と表面層３との間に、下記組成の塗料Ｂを塗布、乾燥させることにより得られた厚さ３００μｍ表面粗度調整層４を設けたこと以外は実施例１と同様にして、図１（Ｂ）に示した構造を有する帯電ローラを作成した。得られた帯電ローラの表面粗さはＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで０．５μｍであった。なお、上記塗料Ｂによる表面粗度調整層４は体積固有抵抗率を１×１０⁵Ω・ｃｍに調整した。
表面粗度調整層用塗料Ｂの組成
アクリルエマルジョン ６０重量部
（ＪＳＲ社製「ＡＥ３３６」）
アクリルエマルジョン ４０重量部
（日本ゼオン社製「ＬＸ８５４」）
カーボン ２０重量部
（御国色素社製「ＳＡ５５４０」）
架橋剤 １５重量部
（日本触媒社製「２０１０Ｒ」）
【００５１】
得られた帯電ローラ及びその表面層３につき、実施例１と同様にしてトナー付着性及び耐久性を評価した。結果を表１に示す。
【００５２】
［実施例３］
表面層３を下記組成の塗料Ｃを用いて形成したこと以外は、実施例２と同様にして図１（Ｂ）に示した構造を有する帯電ローラを作成した。得られた帯電ローラの表面粗さはＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで０．３μｍであった。なお、上記塗料Ｃによる表面層３は体積固有抵抗率を１０⁵〜１０¹⁰Ω・ｃｍに調整した。
表面層用塗料Ｃの組成
ウレタン変性アクリル樹脂 １００重量部
（亜細亜工業社製「ＥＡＵ６５Ｂ」）
フッ素系ブロック共重合体^*1 ２０重量部
（日本油脂社製「モディパーＦ６００」）
カーボン ４０重量部
（御国色素社製「ＭＨＩ２２０」）
フッ素樹脂^*2 ４０重量部
（ダイキン社製「Ｌ−２」）
メチルエチルケトン溶媒 １０００重量部
＊１：含フッ素ビニルエーテル共重合体の第１ブロックとアクリル−メタクリル共重合体の第２ブロックとからなるブロック共重合体
＊２：４フッ化エチレン
【００５３】
得られた帯電ローラ及びその表面層３につき、実施例１と同様にしてトナー付着性及び耐久性を評価した。結果を表１に示す。
【００５４】
［比較例１］
表面層３を下記組成の塗料Ｄを用いて形成したこと以外は、実施例１と同様にして図１（Ａ）に示した構造を有する帯電ローラを作成した。得られた帯電ローラの表面粗さはＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで０．６μｍであった。なお、上記塗料Ｄによる表面層３は体積固有抵抗率を１０⁵〜１０¹⁰Ω・ｃｍに調整した。
表面層用塗料Ｄの組成
ウレタン変性アクリル樹脂 １００重量部
（亜細亜工業社製「ＥＡＵ６５Ｂ」）
カーボン ４０重量部
（御国色素社製「ＭＨＩ２２０」）
メチルエチルケトン溶媒 １０００重量部
【００５５】
得られた帯電ローラ及びその表面層３につき、実施例１と同様にしてトナー付着性及び耐久性を評価した。結果を表１に示す。
【００５６】
［比較例２］
表面層３を下記組成の塗料Ｅを用いて形成したこと以外は、実施例１と同様にして図１（Ａ）に示した構造を有する帯電ローラを作成した。得られた帯電ローラの表面粗さはＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで３．７２μｍであった。なお、上記塗料Ｅによる表面層３は体積固有抵抗率を１０⁵〜１０¹⁰Ω・ｃｍに調整した。表面層用塗料Ｅの組成
ポリフッ化ビニリデン １００重量部
（エルフアトケムジャパン社製「カイナー２７５１」）
チタンブラック ８０重量部
（石原産業社製「Ｓ−１」）
メチルエチルケトン溶媒 １０００重量部
【００５７】
得られた帯電ローラ及びその表面層３につき、実施例１と同様にしてトナー付着性及び耐久性を評価した。結果を表１に示す。
【００５８】
［比較例３］
表面層３を下記組成の塗料Ｆを用いて形成したこと以外は、実施例２と同様にして図１（Ｂ）に示した構造を有する帯電ローラを作成した。得られた帯電ローラの表面粗さはＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで１．８μｍであった。なお、上記塗料Ｆによる表面層３は体積固有抵抗率を１０⁵〜１０¹⁰Ω・ｃｍに調整した。
表面層用塗料Ｆの組成
ウレタン変性アクリル樹脂 １００重量部
（亜細亜工業社製「ＥＡＵ６５Ｂ」）
カーボン ４０重量部
（御国色素社製「ＭＨＩ２２０」）
フッ素樹脂^*1 ４０重量部
（ダイキン社製「ＬＥ−１００」）
メチルエチルケトン溶媒 １０００重量部
＊１：４フッ化エチレン
【００５９】
得られた帯電ローラ及びその表面層３につき、実施例１と同様にしてトナー付着性及び耐久性を評価した。結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】

＊１：ＪＩＳ１０点平均粗さＲｚ（μｍ）
【００６１】
表１に示されているように、フッ素系の第１ブロックとをも含まない第２ブロックとを有するフッ素系ブロック共重合体を添加した表面層を有する実施例１〜３の帯電ローラは、トナー付着性及び表面層の耐久性に優れることが確認された。
【００６２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる帯電部材を例示する概略断面図である。
【図２】本発明帯電装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ シャフト
２ 弾性層
３ 表面層
４ 表面粗度調整層
５ 帯電ローラ（帯電部材）
６ 感光ドラム（被帯電体）
７ 電圧印加手段

Claims (6)

1. 被帯電体に当接させて、この被帯電体との間に電圧を印加することにより、被帯電体を帯電させる帯電部材において、
   少なくとも上記被帯電体と接触する部材表面が、フッ素系又はシリコン系の第１ブロックとフッ素及びシリコンのいずれをも含まない第２ブロックとを有するフッ素系ブロック共重合体又はシリコン系ブロック共重合体からなる添加剤をウレタン変性アクリル樹脂からなるバインダーに添加してなる表面層で形成されていることを特徴とする帯電部材。
2. 上記表面層中に添加される添加剤の添加量が、バインダー１００重量部に対して３〜１００重量部である請求項１記載の帯電部材。
3. 上記表面層が、上記添加剤以外の添加剤として、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフルオライド及びポリビニルフルオライドから選ばれる１種又は２種以上のフッ素樹脂を含有する請求項１又は２記載の帯電部材。
4. 上記表面層が、有機溶剤系樹脂を主材としてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の帯電部材。
5. 発泡体からなる弾性層と、該弾性層の外周に形成された表面粗度調整層とを具備し、かつ上記表面粗度調整層上に上記表面層が形成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の帯電部材。
6. 被帯電体に当接し、該被帯電体を帯電させる帯電部材と、被帯電体と帯電部材との間に電圧を印加する電圧印加手段とを具備してなる帯電装置において、上記帯電部材として請求項１〜５のいずれか１項に記載の帯電部材を用いたことを特徴とする帯電装置。

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