JP2001337515A

JP2001337515A - 帯電部材

Info

Publication number: JP2001337515A
Application number: JP2000155198A
Authority: JP
Inventors: Akiko Tanaka; 亜希子田中; Yutaka Narita; 豊成田; Noriyuki Ito; 伯志伊藤; Koji Kamiya; 公二神谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】抵抗値のばらつきによる画像欠陥及びイオン
導電剤のブリードアウトによる画像不良を防止し、且
つ、抵抗値を半導電性領域に制御した帯電部材を提供す
る。【解決手段】導電性支持体１上に抵抗調整層２を形成
した帯電部材（帯電ロール１０）において、抵抗調整層
２を形成する材料を、四級アンモニウム塩基を有するポ
リオレフィン等の高分子化合物をイオン導電剤として含
有する樹脂組成物で形成する。前記抵抗調整層２の体積
固有抵抗は、好ましくは、１０⁶〜１０⁹Ωｃｍとする。
このような体積固有抵抗は、イオン導電剤を、抵抗調整
層を構成する基材樹脂１００重量部に対して３〜８０重
量部の割合で含有させることにより調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、感光体に対して帯電処理を行う帯電ロール等の帯
電部材に関する。

【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、帯電ロールが
一般的に用いられている。図３は、このような帯電ロー
ルを用いた画像形成装置の説明図であり、そして、図４
は、その帯電ロールの横断面図である。

【０００３】図３において、１１０は、従来の帯電ロー
ルを用いた画像形成装置である。従来の帯電ロールを用
いた画像形成装置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
理を行う帯電ロール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ル１０４、帯電ロール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
する転写ロール１０６、転写処理後の感光体ドラム１０
１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。

【０００４】次に、このような画像形成装置１１０にお
ける基本的な作像動作について説明する。感光体ドラム
１０１に接触された帯電ロール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１
０１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ル１０
２による感光体ドラム１０１の表面への帯電メカニズム
は、帯電ロール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
ロール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
トロール（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ル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。

【０００６】このような帯電ロール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ル１０２
は、金属基体からなる感光ドラム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、帯電ロール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、帯電ロール１０２と感光体ドラム１
０１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４に示すよう
に、帯電ロール１０２においては、導電性支持体２０１
の上に抵抗調整層２０２を設けて感光体ドラム１０１に
対する浮きを防いでいる。このような帯電ロール１０２
は、「半導電性ロール」ともよばれ、一般的に使用され
ている。

【０００７】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、抵抗調整層の抵抗値を半導電性領
域の１０⁶〜１０⁹Ωｃｍ程度に制御することが必要とな
る。抵抗値を制御する手段としては、カーボンブラック
等の導電性顔料を抵抗調整層に分散させるもの（以下、
「従来技術１」という。）が一般的であるが、Ｌｉ塩等
の電解質塩を抵抗調整層に分散させるもの（以下、「従
来技術２」という。）もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、「従来技術
１」においては、導電性顔料を用いて抵抗調整層を半導
電性領域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するなどの問
題があった。

【０００９】また、「従来技術２」においては、電解質
塩が抵抗調整層を構成するマトリックス樹脂中に分子レ
ベルで分散するので、導電性顔料を抵抗調整層に分散さ
せる「従来技術１」に比べて抵抗値のばらつきが小さ
く、そのために、かかる抵抗値のバラツキによって引き
起こされる部分的な帯電不良が画像品質的に実質的な影
響を与えるにはいたらない。しかし、このような電解質
塩は、抵抗調整層を構成するマトリックス樹脂の表面に
ブリードアウトし易い性質があるので、ブリドアウトし
た電解質塩がトナーの固着を発生させてしまい、そのた
めに、画像不良の不具合を引き起こすという問題があっ
た。

【００１０】そこで、電解質塩のブリードアウトを避け
るために、ポリエチレンオキシド等のポリエーテル基を
有するノニオン性導電剤を使用することが考えられた
が、かかるノニオン性導電剤は、高分子量であるため
に、マトリックス樹脂中に分散固定化され、抵抗調整層
表面へのブリードアウトが起こり難いという性質を有す
るものの、単体でも１０⁸〜１０¹¹Ωｃｍ程度の抵抗値
を有しているので、ノニオン性導電剤を用いて抵抗値を
帯電ロールにおいて求められている半導電性領域（１０
⁶〜１０⁹Ωｃｍ）に制御することが難しいという問題が
あった。

【００１１】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、抵抗値のばらつきによ
る画像欠陥及びイオン導電剤のブリードアウトによる画
像不良を防止し、且つ、抵抗値を半導電性領域に制御し
た帯電部材を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために、帯電部材における抵抗調整層を、四級
アンモニウム塩基を有する高分子化合物をイオン導電剤
として含有する樹脂組成物で形成したところ、抵抗値の
ばらつきによる画像欠陥及びイオン導電剤のブリードア
ウトによる画像不良を防止し、且つ、抵抗値を帯電ロー
ルにおいて求められている半導電性領域（１０⁶〜１０⁹
Ωｃｍ）に制御した帯電部材を提供できることを見出し
て本発明を完成するに至った。

【００１３】即ち、請求項１に記載された発明は、導電
性支持体上に抵抗調整層を形成した帯電部材であって、
前記抵抗調整層が、四級アンモニウム塩基を有する高分
子化合物をイオン導電剤として含有する樹脂組成物で形
成されていることを特徴とする帯電部材である。

【００１４】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、抵抗調整層の体積固有抵抗が
１０⁶〜１０⁹Ωｃｍであることを特徴とするものであ
る。

【００１５】請求項３に記載された発明は、請求項２に
記載された発明において、イオン導電剤が、抵抗調整層
を構成する基材樹脂１００重量部に対して３〜８０重量
部の割合で含有されていることを特徴とするものであ
る。

【００１６】請求項４に記載された発明は、１〜３のい
ずれかに記載された発明において、高分子化合物がポリ
オレフィンであることを特徴とするものである。

【００１７】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、抵抗調整層が
導電性支持体上に射出成形により形成されていることを
特徴とするものである。

【００１８】請求項６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、抵抗調整層が
導電性支持体上に押出成形により形成されていることを
特徴とするものである。

【００１９】

【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
示す帯電ロールの断面図である。

【００２０】図１において、１０は、本発明の帯電部材
に係わる帯電ロールである。帯電ロール１０において
は、抵抗調整層２が導電性支持体１上に形成されてい
る。抵抗調整層２は、四級アンモニウム塩基を有する高
分子化合物をイオン導電剤として含有する樹脂組成物で
形成されている。本実施の形態においては、帯電部材を
具体化した帯電ロールについて記載するが、本発明にお
ける帯電部材は、本発明の目的に反しない限り、帯電ロ
ール以外の帯電部材、例えば、ブレードのようなもので
あってもかまわない。

【００２１】抵抗調整層２の体積固有抵抗は、半導電領
域の１０⁶〜１０⁹Ωｃｍであることが好ましい。抵抗調
整層２の体積固有抵抗が１０⁶ Ωｃｍよりも低いと感光
体表面にあるピンホール等の欠陥部に集中的に帯電電流
が流れることになり画像不良となり、また、抵抗調整層
２の体積固有抵抗が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事が
できなくなる。よって、本発明によれば、抵抗調整層の
体積固有抵抗が１０⁶〜１０⁹Ωｃｍであるので、画像抜
けや感光体ピンホールに対するリーク発生のない、画像
品質の安定した帯電部材とすることができる。

【００２２】本発明における四級アンモニウム塩基を有
する高分子化合物は、単体の抵抗が１０⁶ 〜１０¹⁰Ωｃ
ｍ程度であって、イオンの移動が容易に行える（即ち、
樹脂抵抗を下げ易い）四級アンモニウム塩基を含有する
ものであるので、抵抗調整層２における抵抗値のバラツ
キをより小さくし、且つ、導電性を安定化させることが
できる。よって、本発明における四級アンモニウム塩基
を有する高分子化合物は、帯電ロール１０の抵抗調整層
２におけるイオン導電剤として好適に用いることができ
る。

【００２３】抵抗調整層２の体積固有抵抗を１０⁶〜１
０⁹Ωｃｍに調整するために、イオン導電剤は、好まし
くは、抵抗調整層を構成する基材樹脂１００重量部に対
して３〜８０重量部の割合で含有されており、さらに、
好ましくは、抵抗調整層を構成する基材樹脂１００重量
部に対して１０〜４０重量部の割合で含有されている。

【００２４】前記四級アンモニウム塩基を有する高分子
化合物は、好ましくは、四級アンモニウム塩基を有する
ポリオレフィンである。これらの四級アンモニウム塩基
を有するポリオレフィンは、例えば、四級アンモニウム
塩基を有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテ
ン、ポリイソプレン、エチレンーエチルアクリレート共
重合、エチレンーメチルアクリレート共重合、エチレン
ー酢酸サンビニル共重合、エチレンープロピレン共重
合、エチレンーヘキセン共重合等のポリオレフィンであ
る。これらの四級アンモニウム塩基を有する高分子化合
物は、斯界でよく知られており、既に、市販されている
ものもある。本実施の形態においては、四級アンモニウ
ム塩基を有するポリオレフィンについて例示したが、本
発明の目的に反しない限り、四級アンモニウム塩基を有
するポリオレフィン以外の高分子化合物であってもかま
わない。

【００２５】前記四級アンモニウム塩基を有する高分子
化合物よりなるイオン導電剤は、二軸混練機、ニーダー
等の手段を用いることにより、抵抗調整層２を構成する
の基材樹脂に均一に配合される。それ故、四級アンモニ
ウム塩基を有する高分子化合物よりなるイオン導電剤
は、イオン導電性の材料はマトリクスポリマー中に分子
レベルで均一に分散される。よって、本発明によれば、
従来の導電性顔料を分散した抵抗調整層に見られるよう
な導電性顔料の分散不良に伴う抵抗値のバラツキが生じ
ない。また、本発明によれば、イオン導電剤が高分子化
合物であるため、抵抗調整層２の基材樹脂であるマトリ
ックスポリマー中に均一に分散固定化されることにな
り、そのために、イオン導電剤のブリードアウトが生じ
難い。

【００２６】本発明における樹脂組成物を構成する基材
樹脂、即ち、抵抗調整層２を構成するマトリックス樹脂
は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン（以下、
「ＰＰ」という。）、ポリメタクリル酸メチル、ポリス
チレン，アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重
合体（いか、「ＡＢＳ」という。）等の樹脂である。こ
れらの基材樹脂は、成形性が良いので容易に成形加工す
ることができる。

【００２７】本発明における抵抗調整層２は、かかる基
材樹脂に四級アンモニウム塩基を有する高分子化合物を
イオン導電剤として均一に配合して得た樹脂組成物を導
電性支持体１上に、射出成形するか、或いは、押出成形
して、導電性支持体上に簡単に被覆することができる。
本発明によれば、このように抵抗調整層が導電性支持体
上に射出成形又は押出成形により形成されているので、
導電性支持体と樹脂組成物の密着性が良好な帯電部材を
簡便に得ることができる。

【００２８】

【実施例】（実施例１）ステンレスからなる直径８ｍｍ
の芯軸上に、抵抗調整層として、ＡＢＳ樹脂（電気化学
工業製、ＧＲ−１５００）１００重量部に四級アンモニ
ウム塩基を有するポリオレフィン系高分子化合物（第一
工業製薬製、レオレックスＡ−１７２０）よりなるイオ
ン導電剤３０重量部を配合して得た樹脂組成物（体積抵
抗率１０ ⁶ Ωｃｍ）を射出成形により被覆して、直径１
２ｍｍの帯電ロール（図１と同様の構成）とした。

【００２９】（実施例２）ステンレスからなる直径８ｍ
ｍの芯軸上に、抵抗調整層として、ＰＰ樹脂（日本ポリ
ケム社製、ノバテックＰＰＭＧ０３Ｂ）１００重量部
に四級アンモニウム塩基を有するポリオレフィン系高分
子化合物（第一工業製薬製、レオレックスＡ−１７２
０）よりなるイオン導電剤３０重量部を配合して得た樹
脂組成物（体積抵抗率１０⁶ Ωｃｍ）を射出成形により
被覆して、直径１２ｍｍの帯電ロール（図１と同様の構
成）とした。

【００３０】（比較例１）ステンレスからなる直径８ｍ
ｍの芯軸上に、抵抗調整層として、ＡＢＳ樹脂（電気化
学工業製、ＧＲ−１５００）１００重量部に過塩素酸リ
チウムを３重量部を配合して得た樹脂組成物（体積抵抗
率１０⁶ Ωｃｍ）を射出成形により被覆して、直径１２
ｍｍの帯電ロール（図１と同様の構成）とした。

【００３１】（比較例２）ステンレスからなる直径８ｍ
ｍの芯軸上に、抵抗調整層として、ＡＢＳ樹脂（電気化
学工業製、ＧＲ−１５００）１００重量部にポリエーテ
ル系の導電剤（三洋化成製、ペレスタット６３２１）３
０重量部を配合して得た樹脂組成物（体積抵抗率１０¹¹
Ωｃｍ）を射出成形により被覆して、直径１２ｍｍの帯
電ロール（図１と同様の構成）とした。

【００３２】以上、実施例１〜２及び比較例１〜２で得
られた帯電ロールについて、図３に示す画像形成装置を
使用して、「部分的帯電不良（画像ムラ）」、「感光体
ドラムの汚染」及び「連続複写後のロール表面へのトナ
ーの固着」ついて評価を行った。この際、帯電ロールに
印加する電圧は、直流電圧：ＤＣを−８００Ｖとし、そ
して、交流電圧：ＡＣを２４００Ｖｐｐ（周波数＝２Ｋ
HZ)とした。

【００３３】図２は、帯電ロールの感光体汚染性試験に
用いられる装置の説明図である。「感光体汚染」関する
評価については、図２に示すように、感光体ドラム１０
１に帯電ロール１０を６．５Ｎの力で押し当て、温度３
０℃、湿度９０％ＲＨの環境下で５日間放置し、その
後、図３に示す画像形成装置に設置して画像評価をする
ことにより行なった。仮に、感光体が汚染している場合
には、汚染箇所は、帯電しないため、異常画像（白抜
け）となって表れる。この白抜けが生じているかどうか
を確認した。

【００３４】「連続複写後のロール表面へのトナーの固
着」に関する評価については、連続複写をおこなって、
１００，０００枚通紙後のローラ表面へのトナー固着を
見ることにより評価を行った。

【００３５】「総合評価」については、次に示す基準に
より行った。 (1) 「部分的帯電不良（画像ムラ）」、「感光体ドラム
の汚染」及び「連続複写後のロール表面へのトナーの固
着」がすべて「無し」の帯電ロールを「○」とした。 (2) 「部分的帯電不良（画像ムラ）」、「感光体ドラム
の汚染」及び「連続複写後のロール表面へのトナーの固
着」の少なくとも１つが「有り」の帯電ロールを「×」
とした。

【００３６】評価結果は、次の表１に示される。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】(1) 請求項１，４に記載された発明によ
れば、抵抗調整層が四級アンモニウム塩基を有する高分
子化合物をイオン導電剤として含有する樹脂組成物で形
成されているので、抵抗値のばらつきによる画像欠陥及
びイオン導電剤のブリードアウトによる画像不良を防止
し、且つ、抵抗値を半導電性領域に制御した帯電部材と
することができる。

【００３９】(2) 請求項２に記載された発明によれば、
抵抗調整層の体積固有抵抗が１０⁶〜１０⁹Ωｃｍである
ので、画像抜けや感光体ピンホールに対するリーク発生
のない、画像品質の安定した帯電部材とすることができ
る。

【００４０】(3) 請求項３に記載された発明によれば、
イオン導電剤が、抵抗調整層を構成する基材樹脂１００
重量部に対して３〜８０重量部の割合で含有されること
によって、抵抗調整層の体積固有抵抗を１０⁶〜１０⁹Ω
ｃｍに調整することができる。

【００４１】(4) 請求項５に記載された発明によれば、
抵抗調整層が導電性支持体上へ射出成形により形成され
ているので、導電性支持体と樹脂組成物の密着性が良好
な帯電部材を簡便に得ることができる。

【００４２】(5) 請求項６に記載された発明によれば、
抵抗調整層が導電性支持体上に押出成形により形成され
ているので、導電性支持体と樹脂組成物の密着性が良好
な帯電部材を簡便に得ることができる。

【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ルの断面
図である。

【図２】帯電ロールの感光体汚染性試験に用いられる装
置の説明図である。

【図３】従来の帯電ロールを用いた画像形成装置の説明
図である。

【図４】従来の帯電ロールの横断面図である。

【符号の説明】

１導電性支持体２抵抗調整層１０帯電ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 23:36）Ｃ０８Ｌ 23:36） (72)発明者伊藤伯志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Ｆターム(参考） 2H003 AA00 BB11 CC05 4J002 BB031 BB121 BB282 BC031 BG061 BN151 GP00 GS00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性支持体上に抵抗調整層を形成した
帯電部材であって、前記抵抗調整層が、四級アンモニウ
ム塩基を有する高分子化合物をイオン導電剤として含有
する樹脂組成物で形成されていることを特徴とする帯電
部材。
【請求項２】抵抗調整層の体積固有抵抗が１０⁶〜１
０⁹Ωｃｍであ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】イオン導電剤が、抵抗調整層を構成する
基材樹脂１００重量部に対して３〜８０重量部の割合で
含有されていることを特徴とする請求項２記載の帯電部
材。
【請求項４】高分子化合物がポリオレフィンであるこ
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】抵抗調整層が導電性支持体上へ射出成形
により形成されていることを特徴とする請求項１〜４記
載の帯電部材。
【請求項６】抵抗調整層が導電性支持体上に押出成形
により形成されていることを特徴とする請求項１〜４記
載の帯電部材。