JP2000162848A - Electrifying member - Google Patents

Electrifying member

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JP2000162848A
JP2000162848A JP10335679A JP33567998A JP2000162848A JP 2000162848 A JP2000162848 A JP 2000162848A JP 10335679 A JP10335679 A JP 10335679A JP 33567998 A JP33567998 A JP 33567998A JP 2000162848 A JP2000162848 A JP 2000162848A
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JP
Japan
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protective layer
elastic layer
semiconductive elastic
charging
graphite
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10335679A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihiko Yasuse
徳彦 安瀬
Noriyuki Ito
伯志 伊藤
Koji Kamiya
公二 神谷
Yutaka Narita
豊 成田
Hiroyuki Kitano
浩之 北野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the energy used in the manufacturing process smaller, thereby to make recycling possible, to eliminate the generation of image void, etc., and also to eliminate image failures due to soiling and sticking of toner to a photoreceptor drum by forming a protective layer on a surface of a semiconductive elastic layer and providing graphite dispersed inside the protective layer. SOLUTION: In this electrifying device, an electrifying roll 2 is constituted to have a conductive support body 21 covered by a semiconductive elastic layer 22. This semiconductive elastic layer 22 is formed with a thermoplastic elastomer with an ion conductive material dispersed in it. In this case, a protective layer 23 is provided in the periphery of the semiconductive elastic layer 22. Then graphite, which is provided with lubricity and also excels in corrosion resistance, is dispersed inside the protective layer 23. The general characteristics of this graphite are known to be superior in heat resistance, corrosion resistance and lubricity. In this case, the good lubricity is utilized. Furthermore, graphite is of crystallized carbon, and its crystal structure is a lamination of the carbon layer of six ring net of planar shape.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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ローラ等の帯電
部材に関する。
The present invention relates to an electrophotographic copying machine,
In an image forming apparatus such as a laser printer or a facsimile, the present invention relates to a charging member such as a charging roller for performing a charging process on a photosensitive member.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子写真複写機、レーザプリン
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、このような従来の帯
電ローラ方式の画像形成装置の説明図である。図3は、
従来の帯電ローラの横断面図である。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a laser printer, and a facsimile, a charging roller is generally used as a charging member for performing a charging process on a photosensitive member. FIG. 2 is an explanatory diagram of such a conventional charging roller type image forming apparatus. FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional charging roller.

【0003】図2において、110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110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、原稿の反射光等の露
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D
C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。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
明細書では必要としないので、省略してある。
In FIG. 2, reference numeral 110 denotes a conventional charging roller type image forming apparatus. A conventional charging roller type image forming apparatus 110 includes a photosensitive drum 101 on which an electrostatic latent image is formed, a charging roller 102 that contacts the photosensitive drum 101 and performs a charging process, a laser beam, reflected light of a document, and the like. Exposure means 103, developing roller 104 for attaching toner to the electrostatic latent image on photoreceptor drum 101, and charging roller 102
A power pack 105 for applying a C voltage, a transfer roller 106 for transferring a toner image on the photosensitive drum 101 to a recording sheet 107, a cleaning device 108 for cleaning the photosensitive drum 101 after the transfer processing, and The photosensitive drum 101 includes a surface voltmeter 109 for measuring the surface potential. In FIG. 2, functional units normally required in other electrophotographic processes are omitted because they are not required in this specification.

【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110における基本的な作像動作について
説明する。
Next, a basic image forming operation in such a conventional charging roller type image forming apparatus 110 will be described.

【0005】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。
When a DC voltage is supplied from the power pack 105 to the charging roller 102 in contact with the photosensitive drum 101, the surface of the photosensitive drum 101 is uniformly charged to a high potential. Immediately thereafter, the image light is applied to the photosensitive drum 101.
When the surface of the photosensitive drum 101 is irradiated with the exposure means 103, the potential of the irradiated part of the photosensitive drum 101 decreases.
The photosensitive drum 101 by such a charging roller 102
It is known that the mechanism for charging the surface of the surface is a discharge in accordance with Paschen's law in a minute space between the charging roller 102 and the photosensitive drum 101.

【0006】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10
1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。
Since the image light has a light amount distribution corresponding to the white / black of the image, when the image light is irradiated, the potential distribution corresponding to the recorded image is formed on the surface of the photosensitive drum 101 by the irradiation of the image light. That is, an electrostatic latent image is formed. When the portion of the photosensitive drum 101 on which the electrostatic latent image is formed passes through the developing roller 104, toner adheres according to the level of the potential, and a toner image is formed by visualizing the electrostatic image. Is done. Photoconductor drum 10 on which such a toner image is formed
The recording paper 107 is conveyed to a portion 1 by a registration roller (not shown) at a predetermined timing, and overlaps the toner image. Then, after the toner image is transferred onto the recording paper by the transfer roller 106, the recording paper 107 is separated from the photosensitive drum 101. Separated recording paper 107
Is conveyed through a conveyance path, is heated and fixed by a fixing unit (not shown), and is then discharged out of the apparatus.
When the transfer is completed in this manner, the photosensitive drum 101
The surface is cleaned by a cleaning device 108, and the remaining charge is removed by a quenching lamp (not shown) to prepare for the next image forming process.

【0007】このような帯電ローラ方式の画像形成装置
110において用いられる接触型の帯電ローラ102
は、金属基体からなる感光体ドラム101に所定の押圧
力で当接され、金属基体からなる感光体ドラム101の
回転に伴い接触回転するため、帯電ローラ102が充分
な柔軟性を持っていない場合、その表面にわずかなくぼ
みがあっても、これらのくぼみと感光体ドラム101と
の間に浮きが発生し、帯電ローラ102と感光体ドラム
101との間の前記した微少空間がばらつくので、帯電
不良が生じることになる。そのために、図3に示すよう
に、帯電ローラ102においては、導電性支持体121
の上に半導電性弾性層122を設けて感光体ドラム10
1に対する浮きを防いでいる。
A contact type charging roller 102 used in such a charging roller type image forming apparatus 110.
Is in contact with the photosensitive drum 101 made of a metal base with a predetermined pressing force and rotates in contact with the rotation of the photosensitive drum 101 made of a metal base, so that the charging roller 102 does not have sufficient flexibility. However, even if there are slight depressions on the surface, floating occurs between these depressions and the photosensitive drum 101, and the above-mentioned minute space between the charging roller 102 and the photosensitive drum 101 varies, so Failure will occur. Therefore, as shown in FIG. 3, in the charging roller 102, the conductive support 121
A photoconductive drum 10 on which a semiconductive elastic layer 122 is provided.
Prevents the floating of 1

【0008】半導電性弾性層122は、ゴム材料で構成
されるが、かかるゴム材料としては、エチレン−プロピ
レン−ジエンゴム(EPDM)、ウレタンゴム、シリコ
ーンゴム、エピクロルヒドリンゴム等の加硫ゴムが一般
的に用いられている。
The semiconductive elastic layer 122 is made of a rubber material. As such a rubber material, vulcanized rubber such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), urethane rubber, silicone rubber, epichlorohydrin rubber and the like is generally used. It is used for

【0009】近年、全世界的に環境保護活動がクローズ
アップされており、各企業においても、製造時のエネル
ギー消費量の低減や、破棄物の削減といった環境重視の
活動が求められている。
In recent years, environmental protection activities have been increasing worldwide, and companies are also demanding environmentally conscious activities such as reduction of energy consumption during manufacturing and reduction of waste materials.

【0010】しかしながら、加硫ゴムは、製造時の加硫
工程においてエネルギーを消費する上、一度加硫を行っ
てしまうと再成形によるリサイクルが不可能となるため
に、環境保護の観点からは非常に不利な材料であること
は否めない。
However, vulcanized rubber consumes energy in the vulcanization process during production and, once vulcanized, cannot be recycled by re-molding. It is undeniable that it is a disadvantageous material.

【0011】そこで、最近では、環境保護の観点から熱
可塑性エラストマー材料への代替が注目されるようにな
ってきた。このように熱可塑性エラストマーが注目され
るのは、熱可塑性樹脂と同様の成形加工が可能であり、
そのために、加硫工程を必要としないことによる製造工
程におけるエネルギー消費量の低減、及び、リサイクル
による廃棄物の削減といったメリットがあるためであ
る。
Therefore, recently, from the viewpoint of environmental protection, attention has been paid to the substitution of a thermoplastic elastomer material. In this way, thermoplastic elastomers attract attention because they can be molded in the same way as thermoplastic resins,
This is because there is an advantage that the energy consumption in the manufacturing process is reduced by eliminating the need for the vulcanization process, and the waste is reduced by recycling.

【0012】熱可塑性エラストマーを帯電部材へ適用す
る場合に要求される特性には、ローラ硬度、圧縮永久歪
があり、なおかつ、実機内温度を含め一般保管環境に耐
えうるだけの低音、高音特性が良好であることが求めら
れる。このような熱可塑性エラストマーを帯電部材へ適
用する場合、熱可塑性エラストマーの半導電化が重要な
技術課題となる。このような技術課題を解決するために
カーボンブラック等の導電性顔料を分散した熱可塑性エ
ラストマーを用いた帯電部材が提案されている(特開平
7−121006号公報)。
The characteristics required when the thermoplastic elastomer is applied to the charging member include roller hardness and compression set, and low sound and high sound characteristics that can withstand the general storage environment including the temperature in the actual machine. It is required to be good. When such a thermoplastic elastomer is applied to a charging member, it is important to make the thermoplastic elastomer semiconductive. In order to solve such a technical problem, a charging member using a thermoplastic elastomer in which a conductive pigment such as carbon black is dispersed has been proposed (JP-A-7-121006).

【0013】しかし、導電性顔料を分散した場合には、
帯電部材を半導電性領域(105 〜109 Ωcm程度)
に設定しようとすると、抵抗値のバラツキが大きく、部
分的帯電不良等の画像欠陥が発生してしまう。これは、
導電性顔料を熱可塑性エラストマー中に均一に分散させ
るのが難しく、分散不良が生じることにより引き起こさ
れるものである。
However, when the conductive pigment is dispersed,
The charging member is placed in a semiconductive region (about 10 5 to 10 9 Ωcm).
If this is set, the variation in resistance value is large, and image defects such as partial charging failure occur. this is,
It is difficult to uniformly disperse the conductive pigment in the thermoplastic elastomer, which is caused by poor dispersion.

【0014】これとは別に、イオン導電材料を分散した
エラストマーがある。このタイプのエラストマーは上述
した導電性顔料分散タイプのような抵抗値のバラツキは
小さく、部分的な帯電不良は画像品質に関して問題な
い。
Apart from this, there is an elastomer in which an ion conductive material is dispersed. This type of elastomer has a small variation in the resistance value as in the above-described conductive pigment dispersion type, and partial charging failure does not cause a problem in image quality.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このイ
オン導電材料分散タイプは、感光体ドラムとの押圧、長
期の放置により、イオン導電材料の表面上へのブリード
が発生するという問題があった。このブリードは、感光
体ドラムの汚染となり、感光体ドラムの変質、画像不良
を引き起こした。又、帯電部材上へのトナーの付着も起
きることから、トナーの堆積による帯電不良も同時に引
き起こすという問題もあった。
However, the ionic conductive material dispersion type has a problem that bleeding occurs on the surface of the ionic conductive material due to pressing against the photosensitive drum and leaving for a long time. This bleed causes contamination of the photosensitive drum, causing deterioration of the photosensitive drum and image defects. In addition, since toner adheres to the charging member, there is a problem that poor charging due to the accumulation of toner also occurs at the same time.

【0016】そこで、本発明は、製造工程でのエネルギ
ーの低減や、リサイクルが可能であるといった利点を有
し、且つ、上記画像欠陥等の不具合が発生することが無
く、又、感光体ドラムへの汚染、トナーの付着による画
像不良のない帯電部材を提供することを目的としてい
る。
Accordingly, the present invention has the advantage that the energy can be reduced in the manufacturing process and that recycling is possible, and the above-mentioned problems such as image defects do not occur. It is an object of the present invention to provide a charging member free from image defects due to contamination of the toner and adhesion of toner.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記問題を
解決すべく実験を重ねているうちに、弾性層にイオン導
電材料を分散した熱可塑性エラストマー材料を用い、そ
の表面にグラファイトを分散させた保護層を形成するこ
とで、製造工程でのエネルギーの低減や、リサイクルが
可能であるといった利点を有し、且つ、上記画像欠陥等
の不具合が発生することが無く、又、感光体ドラムへの
汚染、トナーの付着による画像不良のないことを見出し
て本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted experiments to solve the above-mentioned problems, and have used a thermoplastic elastomer material in which an ionic conductive material is dispersed in an elastic layer and a graphite dispersed in the surface thereof. By forming the protective layer formed on the photosensitive drum, there is an advantage that energy can be reduced in a manufacturing process and recycling is possible, and the above-mentioned problems such as image defects do not occur. The present invention was completed by finding that there was no image defect due to contamination of toner and adhesion of toner.

【0018】即ち、請求項1の発明は、導電性支持体上
に、イオン導電材料を分散した熱可塑性エラストマーか
らなる半導電性弾性層を形成した帯電部材において、前
記半導電性弾性層の表面に保護層を形成し、前記保護層
中にグラファイトを分散させたことを特徴とする帯電部
材である。
That is, the invention according to claim 1 is a charging member in which a semiconductive elastic layer made of a thermoplastic elastomer in which an ionic conductive material is dispersed is formed on a conductive support. A charging layer, wherein a protective layer is formed on the protective layer, and graphite is dispersed in the protective layer.

【0019】また、請求項2の発明は、請求項1に記載
の帯電部材において、前記熱可塑性エラストマーの構成
成分としてポリエーテル連鎖、或いはポリエステル連鎖
が含まれていることを特徴とする帯電部材である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the charging member according to the first aspect, wherein a polyether chain or a polyester chain is contained as a component of the thermoplastic elastomer. is there.

【0020】また、請求項3の発明は、請求項1〜2の
何れかに記載の帯電部材において、前記保護層の樹脂中
に導電性粒子を分散させたことを特徴とする帯電部材で
ある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the charging member according to any one of the first to second aspects, wherein conductive particles are dispersed in the resin of the protective layer. .

【0021】また、請求項4の発明は、請求項1〜3の
何れかに記載の帯電部材において、前記保護層の抵抗値
を前記半導電性弾性層の抵抗値よりも大きくしたことを
特徴とする帯電部材である。
According to a fourth aspect of the present invention, in the charging member according to any one of the first to third aspects, the resistance of the protective layer is made larger than the resistance of the semiconductive elastic layer. Charging member.

【0022】また、請求項5の発明は、請求項1〜4の
何れかに記載の帯電部材において、前記保護層はポリビ
ニルブチラール樹脂又はポリアミド樹脂であることを特
徴とする帯電部材である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the charging member according to any one of the first to fourth aspects, the protective layer is made of a polyvinyl butyral resin or a polyamide resin.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。図1は本発明に係る帯電ローラ
の断面図である。この帯電ローラ2は、導電性支持体2
1上に半導電性弾性層22が被覆された構成となってい
る。半導電性弾性層22はイオン導電材料を分散した熱
可塑性エラストマーで形成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the charging roller according to the present invention. The charging roller 2 includes a conductive support 2
1 is covered with a semiconductive elastic layer 22. The semiconductive elastic layer 22 is formed of a thermoplastic elastomer in which an ionic conductive material is dispersed.

【0024】熱可塑性エラストマーへのイオン導電剤の
分散は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることに
より容易に行うことができる。又、熱可塑性エラストマ
ー組成物の導電性支持体21への被覆は、押出成形機や
射出成形等の手段で、ゴム組成物に必要な加硫工程を得
ることなく、任意の形状に成形できる。
The ionic conductive agent can be easily dispersed in the thermoplastic elastomer by using a biaxial kneader, a kneader or the like. Further, the coating of the conductive support 21 with the thermoplastic elastomer composition can be formed into an arbitrary shape by means of an extruder, injection molding or the like without obtaining a vulcanizing step required for the rubber composition.

【0025】イオン導電剤としては過酸化リチウム等の
アルカリ金属過酸化物、過塩素酸リチウム等の過塩素酸
塩、テトラブチルアンモニウム塩等の4級アンモニウム
塩、燐酸エステル塩等が挙げられる。イオン導電剤の配
合量については、抵抗値を所定の範囲(105 〜109
Ωcm程度)に調整する必要があることから、基材10
0重量部に対して0.1〜10重量部の範囲で配合する
ことが好ましい。
Examples of the ionic conductive agent include alkali metal peroxides such as lithium peroxide, perchlorates such as lithium perchlorate, quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium salt, and phosphate salts. Regarding the compounding amount of the ion conductive agent, the resistance value is set in a predetermined range (10 5 to 10 9).
Ωcm), the base material 10
It is preferable to add 0.1 to 10 parts by weight to 0 part by weight.

【0026】イオン導電剤は熱可塑性エラストマー中の
不対電子を有する原子と一種の配位結合をするため、エ
ラストマー中に分子レベルで均一に分散される。従っ
て、導電性顔料を分散したエラストマーに見られるよう
な分散不良に伴う抵抗値のバラツキが生じず、部分的帯
電不良等による画像欠陥が発生することがない。
Since the ionic conductive agent forms a kind of coordination bond with an atom having an unpaired electron in the thermoplastic elastomer, it is uniformly dispersed in the elastomer at a molecular level. Therefore, the resistance value does not vary due to poor dispersion as seen in the elastomer in which the conductive pigment is dispersed, and image defects due to partial charging failure and the like do not occur.

【0027】半導電性弾性体層22として用いられる熱
可塑性エラストマーには、帯電ローラに求められる柔軟
性を有していれば、特に限定されるものではないが、好
ましくは構成成分としてポリエーテル連鎖、或いはポリ
エステル連鎖が含まれているエラストマーの方が、イオ
ンの移動が容易に行えるので、より抵抗値のバラツキが
小さく、安定した導電性を示す帯電部材が得られる。
The thermoplastic elastomer used as the semiconductive elastic layer 22 is not particularly limited as long as it has the flexibility required for the charging roller. Alternatively, an elastomer containing a polyester chain allows ions to move more easily, so that a variation in resistance value is smaller and a charging member exhibiting stable conductivity can be obtained.

【0028】図3に示すように、半導電性弾性層122
のみの帯電ローラ102を使用した場合、その表面性の
悪さから帯電の均一性が劣る場合がある。この場合、図
1に示すように、半導電性弾性層22の周囲に保護層2
3を設けることにより改良が可能である。また、発明の
目的でも課題として挙げたが、本発明の半導電性弾性層
22に使用する熱可塑性エラストマーはイオン導電材料
のブリードによる不具合がある。保護層23は、このブ
リードに対してバリヤー効果を発揮する必要がある。
As shown in FIG. 3, the semiconductive elastic layer 122
When only the charging roller 102 is used, the uniformity of charging may be poor due to poor surface properties. In this case, as shown in FIG.
3 can be improved. In addition, although mentioned as a problem for the purpose of the present invention, the thermoplastic elastomer used for the semiconductive elastic layer 22 of the present invention has a problem due to bleeding of the ionic conductive material. The protective layer 23 needs to exert a barrier effect on the bleed.

【0029】表面性の向上、ブリードに対するバリヤー
性、下地弾性層との追従を得るためには、一般的には樹
脂材料が使用される。しかし、これらの樹脂は電気的に
絶縁性を有するので、単体で保護層23を形成させる
と、帯電部材としての特性を得ることは出来ない。そこ
で、上記樹脂に対して各種導電剤をブレンドすることに
よって保護層23の低抵抗化を行う。一般的に用いられ
る導電剤は、カーボンブラック、金属酸化物等がある。
A resin material is generally used in order to improve the surface properties, obtain a barrier property against bleed, and follow the underlying elastic layer. However, since these resins have an electrical insulating property, if the protective layer 23 is formed alone, the characteristics as a charging member cannot be obtained. Therefore, the resistance of the protective layer 23 is reduced by blending various conductive agents with the resin. Commonly used conductive agents include carbon black and metal oxides.

【0030】保護層23の抵抗値は低ければいいという
わけではない。帯電部材は感光体ドラム101と接触し
ているのであるが、感光体ドラム101にピンホール、
欠陥などが存在すると、帯電部材の抵抗、特に表面の抵
抗が低い場合、このピンホール等への電流の集中リーク
が起き、その近傍では帯電が行われなくなってしまう。
更にこの集中が激しい場合には、大電流により、帯電部
材や、感光体ドラム101の破損を引き起こす。このた
め、保護層23は、感光体ドラム101に対する方向
(即ち、図1の帯電ローラの半径方向)には帯電電流を
流すが、円周方向及び軸方向には帯電電流を流さないよ
うな電気抵抗について異方性をもつことが必要となる。
換言すれば、保護層23は、体積抵抗(膜厚方向の抵
抗)が低く、表面抵抗が高いような構成である必要があ
る。
It is not always necessary that the resistance of the protective layer 23 be low. Although the charging member is in contact with the photosensitive drum 101, the photosensitive drum 101 has a pinhole,
When a defect or the like is present, when the resistance of the charging member, particularly the resistance of the surface is low, a current leaks to the pinhole and the like, and charging is not performed in the vicinity thereof.
Further, when the concentration is severe, a large current causes damage to the charging member and the photosensitive drum 101. For this reason, the protective layer 23 allows the charging current to flow in the direction with respect to the photosensitive drum 101 (that is, the radial direction of the charging roller in FIG. 1), but does not allow the charging current to flow in the circumferential direction and axial direction. It is necessary to have anisotropy in resistance.
In other words, the protective layer 23 needs to have a configuration in which the volume resistance (resistance in the film thickness direction) is low and the surface resistance is high.

【0031】本発明では、保護層23の材料自体にはこ
のような異方性の特性がないが、保護層23の体積抵抗
率を1010Ω・cm程度とし、膜厚を10μm程度の薄
さにすることで、半径方向には充分に電流を流すが、円
周方向、軸方向へは流れにくいものとなっている。よっ
て前述した感光体ドラム101のピンホールに対する帯
電電流の集中リークを防止することが出来る。
In the present invention, the material itself of the protective layer 23 does not have such anisotropic characteristics, but the volume resistivity of the protective layer 23 is about 10 10 Ω · cm and the film thickness is about 10 μm. As a result, a sufficient current flows in the radial direction, but hardly flows in the circumferential direction and the axial direction. Therefore, it is possible to prevent the leakage of the charging current to the pinhole of the photosensitive drum 101 described above.

【0032】また、この保護層23はトナー、感光体ド
ラム101との離型性に優れる必要がある。一般的に
は、トナー及び感光体ドラム101との離型性に優れる
樹脂中に、カーボンブラック、金属酸化物等を分散さ
せ、前述した、電気特性、離型性の両立を計るのである
が、トナー等の多種混合物全てに離型性を発揮する樹脂
が現存しないこと、樹脂の経時による劣化、などから長
期に渡りクリーニング性能を保つことは難しい。本発明
では、潤滑性をもち且つ耐食性にも優れたグラファイト
を保護層23内に分散させることで、長期に渡り、トナ
ー固着の不具合を回避できる。
The protective layer 23 needs to have excellent releasability from the toner and the photosensitive drum 101. Generally, carbon black, metal oxide, and the like are dispersed in a resin having excellent releasability from the toner and the photosensitive drum 101, and the above-described electrical characteristics and releasability are measured. It is difficult to maintain the cleaning performance for a long period of time due to the fact that there is no resin exhibiting the releasability in all of the various mixtures such as the toner and the deterioration of the resin with the passage of time. In the present invention, by dispersing graphite having excellent lubricity and excellent corrosion resistance in the protective layer 23, it is possible to avoid the problem of toner sticking for a long period of time.

【0033】前記グラファイトは一般的な性質として、
耐熱性、耐食性、潤滑性に優れることが知られている。
本発明ではこの内の、潤滑性の良さを利用した。グラフ
ァイトは炭素の結晶であり、その結晶構造は、六員環網
状平面の炭素層が積層したものである。層同士はファン
・デル・ワールス力で弱く結合しているのでへき開剥離
しやすいが、六員環網面はダイヤモンドと同程度に強い
共有結合である。この層状構造を有するためにせん断強
さが小さく、摩擦係数が低くなり、潤滑性を有する。保
護層23を設けた場合のリサイクルについては、保護層
23を溶剤により除去するか、もしくは、研磨により除
去することで実施できる。
The graphite has the following general properties:
It is known to have excellent heat resistance, corrosion resistance, and lubricity.
In the present invention, the good lubricity is used. Graphite is a crystal of carbon, and its crystal structure is formed by laminating carbon layers having a six-membered ring network plane. The layers are weakly bonded by Van der Waals forces and are easily cleaved, but the six-membered network is a covalent bond as strong as diamond. Due to this layered structure, the shear strength is low, the coefficient of friction is low, and lubrication is provided. Recycling in the case where the protective layer 23 is provided can be performed by removing the protective layer 23 with a solvent or removing it by polishing.

【0034】(比較例1)ステンレスからなる芯軸(直
径6mm)上に、半導電性弾性層として、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ES5
000A、東ソー社製)100重量部に過塩素酸リチウ
ム0.5重量部を配合した組成物を押出成形により被覆
し、直径14mmの帯電ローラ(図3と同様の構成)を
得た。このようにして得られた帯電ローラの表面硬度
(JIS−A)及び電気抵抗値を測定したところ、表面
硬度は50°、電気抵抗値は4×108 Ωcmであっ
た。
Comparative Example 1 A thermoplastic elastomer containing a polyester component (Elastage ES5) as a semiconductive elastic layer was formed on a core shaft (diameter 6 mm) made of stainless steel.
000A, manufactured by Tosoh Corporation) and a composition in which 0.5 part by weight of lithium perchlorate was blended with 100 parts by weight by extrusion molding to obtain a charging roller having a diameter of 14 mm (same configuration as in FIG. 3). When the surface hardness (JIS-A) and electric resistance of the charging roller thus obtained were measured, the surface hardness was 50 ° and the electric resistance was 4 × 10 8 Ωcm.

【0035】(比較例2)ステンレスからなる芯軸(直
径6mm)上に、半導電性弾性層としてオレフィン系熱
可塑性エラストマー(ミラストマー5030N、三井石
油化学工業社製)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)を12重量%配合した組成物(表面硬度JIS
−A;60°、抵抗4×107Ωcm)を押出成形によ
り被覆し、直径14mmの帯電ローラ(図3と同様の構
成)を得た。
(Comparative Example 2) An olefin-based thermoplastic elastomer (Millastomer 5030N, manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd.) and conductive carbon black (Ketjen) as a semiconductive elastic layer were formed on a core shaft (diameter 6 mm) made of stainless steel. Composition containing 12% by weight of Black EC (Ketjen Black International) (surface hardness JIS)
-A; 60 °, resistance 4 × 10 7 Ωcm) by extrusion molding to obtain a charging roller 14 mm in diameter (same configuration as in FIG. 3).

【0036】(比較例3)比較例1と同様に作製した帯
電ローラの半導電性弾性層上に、保護層として、ポリビ
ニルブチラール樹脂(電気化学工業社製)中に、カーボ
ンブラック(全固形分に対して、10wt%)を添加し
た混合物(抵抗;3×1010Ωcm)を約7μmの膜厚
にコーティングして帯電ローラ(図1と同様の構成)を
得た。
(Comparative Example 3) Carbon black (total solid content) was added as a protective layer on a semiconductive elastic layer of a charging roller prepared in the same manner as in Comparative Example 1 in polyvinyl butyral resin (manufactured by Denki Kagaku Kogyo KK). The mixture (resistance: 3 × 10 10 Ωcm) to which 10 wt% was added was coated to a thickness of about 7 μm to obtain a charging roller (same configuration as in FIG. 1).

【0037】(実施例1)比較例1と同様に作製した帯
電ローラの半導電性弾性層上に、保護層として、ポリビ
ニルブチラール樹脂(電気化学工業社製)中に、カーボ
ンブラック(全固形分に対して、7wt%)、グラファ
イト粉末(全固形分に対して、8wt%)を添加した混
合物(抵抗;3×1010Ωcm)を約7μmの膜厚にコ
ーティングして帯電ローラ(図1と同様の構成)を得
た。
(Example 1) Carbon black (total solid content) was added as a protective layer on a polyvinyl butyral resin (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) on the semiconductive elastic layer of the charging roller produced in the same manner as in Comparative Example 1. And a mixture of graphite powder (8 wt% with respect to the total solid content) (resistance: 3 × 10 10 Ωcm) was coated to a film thickness of about 7 μm to form a charging roller (see FIG. 1). The same configuration was obtained.

【0038】(実施例2)比較例1と同様に作製した帯
電ローラの半導電性弾性層上に、保護層として、ポリア
ミド樹脂(ダイセルヒュルス社製)中に、カーボンブラ
ック(全固形分に対して、7wt%)、グラファイト粉
末(全固形分に対して、8wt%)を添加した混合物
(抵抗;3×1010Ωcm)を約7μmの膜厚にコーテ
ィングして帯電ローラ(図1と同様の構成)を得た。
(Example 2) Carbon black (based on the total solid content) was formed as a protective layer on a semiconductive elastic layer of a charging roller manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 as a protective layer in a polyamide resin (manufactured by Daicel Huls). A mixture of 7 wt%) and graphite powder (8 wt% based on the total solid content) (resistance: 3 × 10 10 Ωcm) was coated to a film thickness of about 7 μm, and a charging roller (similar to FIG. 1) Is obtained.

【0039】以上の帯電ローラについて、図2に示した
画像形成装置を使用して、画像評価を行った。この際、
帯電ローラに印加する電圧をDC−1600Vとした。
表1に評価結果を示す。なお、感光体ピンホールへの電
圧集中、異常放電により生じる異常画像の評価について
は以下のランク付けにより行った。 ランク1;画像上に異常放電による白抜けが起きない、 もしくは、差し渡しの径が2mm以内である。 ランク2;白抜けが2mm以上であるが、スジ状になっ
ていない。 ランク3;画像上にスジ状となって白抜けが起きる。
With respect to the above charging roller, image evaluation was performed using the image forming apparatus shown in FIG. On this occasion,
The voltage applied to the charging roller was DC-1600V.
Table 1 shows the evaluation results. The following ranking was used to evaluate abnormal images caused by voltage concentration on the photoconductor pinholes and abnormal discharge. Rank 1: No white spots occur on the image due to abnormal discharge, or the diameter of the crossing is within 2 mm. Rank 2: White spots are 2 mm or more, but are not streaked. Rank 3: Streaks are formed on the image and white spots occur.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】以上、本発明の利点を挙げると次の通りと
なる。半導電性弾性層を形成する材料がイオン導電材料
を分散した熱可塑性エラストマーであるので、導電剤の
分散不良に伴う抵抗値のバラツキが生じず、部分的帯電
不良等による画像欠陥が発生することが無く、しかも、
製造工程でのエネルギーの低減や、リサイクルによる破
棄物の削減が可能であるといった利点を有する。更に、
この半導電性弾性層上に設けた保護層中にグラファイト
を分散させているので、感光体ドラムの汚染、トナー固
着による帯電不良のない帯電部材が得られる。
The advantages of the present invention are as follows. Since the material forming the semiconductive elastic layer is a thermoplastic elastomer in which an ionic conductive material is dispersed, there is no variation in resistance due to poor dispersion of the conductive agent, and image defects due to partial charging failure and the like occur. There is no
It has the advantage of being able to reduce the energy in the manufacturing process and the amount of wastes due to recycling. Furthermore,
Since graphite is dispersed in the protective layer provided on the semiconductive elastic layer, it is possible to obtain a charging member free from contamination of the photosensitive drum and charging failure due to toner fixation.

【0042】半導電性弾性層を形成する熱可塑性エラス
トマーの構成成分としてポリエーテル連鎖、或いはポリ
エステル連鎖が含まれているので、イオンの移動が容易
となって、抵抗値のバラツキがより小さくなり、部分的
帯電不良等による画像欠陥を発生させず、安定した導電
性を示す帯電部材とすることができる。
Since the thermoplastic elastomer forming the semiconductive elastic layer contains a polyether chain or a polyester chain as a constituent component, the movement of ions is facilitated, and the variation in resistance value is reduced. A charging member exhibiting stable conductivity without causing image defects due to partial charging failure or the like can be obtained.

【0043】保護層の材料として用いた樹脂は絶縁性で
あるので、そのままでは充分な帯電効率は得られない。
そこで保護層の材料として、導電性粒子を樹脂中に分散
させた混合物を用いたので、帯電効率が良好な帯電部材
とすることができる。
Since the resin used as the material of the protective layer is insulative, sufficient charging efficiency cannot be obtained as it is.
Therefore, since a mixture of conductive particles dispersed in a resin is used as a material for the protective layer, a charging member having good charging efficiency can be obtained.

【0044】保護層の抵抗値を半導電性弾性層の抵抗値
よりも大きくしたので、感光体ピンホールへの電圧集中
及び異常放電を共に回避することが出来る帯電部材とす
ることができる。
Since the resistance value of the protective layer is made larger than the resistance value of the semiconductive elastic layer, it is possible to provide a charging member which can avoid both voltage concentration on the photoconductor pinhole and abnormal discharge.

【0045】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、弾性層にイオン導電材料を分散した熱可塑性エラス
トマー材料を用い、その表面にグラファイトを分散させ
た保護層を形成することで、製造工程でのエネルギーの
低減や、リサイクルが可能であるといった利点を有し、
且つ、上記画像欠陥等の不具合が発生することが無く、
又、感光体ドラムへの汚染、トナーの付着による画像不
良のない帯電部材を提供することができる。
As described above, according to the present invention, according to the present invention, a protective layer in which graphite is dispersed is formed on the surface of a thermoplastic elastomer material in which an ion conductive material is dispersed in an elastic layer. It has the advantage of reducing energy in the manufacturing process and being recyclable,
In addition, there is no problem such as the above image defect,
Further, it is possible to provide a charging member free from image defects due to contamination on the photosensitive drum and adhesion of toner.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の帯電ローラを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a charging roller of the present invention.

【図2】帯電ローラを用いた画像形成装置の概略を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an image forming apparatus using a charging roller.

【図3】従来の帯電ローラを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional charging roller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 導電性支持体 22 半導電性弾性層 23 保護層 101 感光体ドラム 102 帯電ロール 103 露光手段 104 現像ロール 105 パワーパック 106 転写ロール 107 記録紙 108 クリーニング装置 109 表面電位計 Reference Signs List 21 conductive support 22 semiconductive elastic layer 23 protective layer 101 photoreceptor drum 102 charging roll 103 exposing means 104 developing roll 105 power pack 106 transfer roll 107 recording paper 108 cleaning device 109 surface electrometer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 公二 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 成田 豊 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 北野 浩之 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2H003 AA12 BB11 CC05 DD03 EE11 3J103 FA07 FA15 FA20 FA30 GA02 GA52 GA57 GA58 GA60 HA03 HA12 HA20 HA41 HA44 HA52 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Koji Kamiya 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Yutaka Narita 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo In Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Kitano 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term in Ricoh Co., Ltd. (Reference) 2H003 AA12 BB11 CC05 DD03 EE11 3J103 FA07 FA15 FA20 FA30 GA02 GA52 GA57 GA58 GA60 HA03 HA12 HA20 HA41 HA44 HA52

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性支持体上に、イオン導電材料を分
散した熱可塑性エラストマーからなる半導電性弾性層を
形成した帯電部材において、前記半導電性弾性層の表面
に保護層を形成し、前記保護層中にグラファイトを分散
させたことを特徴とする帯電部材。
1. A charging member in which a semiconductive elastic layer made of a thermoplastic elastomer having an ion conductive material dispersed thereon is formed on a conductive support, wherein a protective layer is formed on the surface of the semiconductive elastic layer. A charging member, wherein graphite is dispersed in the protective layer.
【請求項2】 前記熱可塑性エラストマーの構成成分と
してポリエーテル連鎖、或いはポリエステル連鎖が含ま
れていることを特徴とする請求項1に記載の帯電部材。
2. The charging member according to claim 1, wherein a component of the thermoplastic elastomer contains a polyether chain or a polyester chain.
【請求項3】 前記保護層の樹脂中に導電性粒子を分散
させたことを特徴とする請求項1〜2の何れかに記載の
帯電部材。
3. The charging member according to claim 1, wherein conductive particles are dispersed in the resin of the protective layer.
【請求項4】 前記保護層の抵抗値を前記半導電性弾性
層の抵抗値よりも大きくしたことを特徴とする請求項1
〜3の何れかに記載の帯電部材。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the resistance value of the protective layer is larger than the resistance value of the semiconductive elastic layer.
4. The charging member according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記保護層はポリビニルブチラール樹脂
又はポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項1〜
4の何れかに記載の帯電部材。
5. The method according to claim 1, wherein the protective layer is a polyvinyl butyral resin or a polyamide resin.
5. The charging member according to any one of 4.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013171194A (en) * 2012-02-21 2013-09-02 Fuji Xerox Co Ltd Transfer roll, image forming apparatus, and process cartridge

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