JP2002132019A - 帯電部材及び該帯電部材を有する画像形成装置 - Google Patents
帯電部材及び該帯電部材を有する画像形成装置Info
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Abstract
の付着、抵抗値変動等の諸問題を防止することができ、
近接帯電方式に好適で優れた画像品質に供する帯電部材
を提供する。 【解決手段】 本発明に係る帯電ローラ10は、ポリエ
ーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が分
散した熱可塑性樹脂組成物からなり芯金11上に形成さ
れる抵抗調整層12と、この抵抗調整層12の表面を被
覆する保護層13とを有する。
Description
プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装
置において、感光体に対して帯電処理を行う帯電ローラ
等の帯電部材と、この帯電部材を有する画像形成装置に
関する。
に示す電子写真方式の画像形成装置における帯電ローラ
等が知られている。この画像形成装置1は、帯電ローラ
2と、パワーパック3と、感光体ドラム4と、表面電位
計5と、現像ローラ6と、転写ローラ7と、クリーニン
グ装置8とを備える。
給を受け、感光体ドラム4を帯電させる。この感光体ド
ラム4は図示を略す駆動機構により矢印A方向に回転す
る。表面電位計5はその回転方向に沿って帯電ローラ2
の直後に設けられ、感光体ドラム4の表面4aの電位を
測定する。
トナーを付着させ、転写ローラ7は感光体ドラム4に付
着したトナーを記録紙Sに転写する。クリーニング装置
8は感光体ドラム4に残留したトナーを除去し、感光体
ドラム4をクリーニングする。
は、まず、帯電ローラ2により感光体ドラム4の表面4
aが負の高電位に帯電する。続いて、その帯電した表面
4aに原稿からの反射光やレーザー光からなる露光Lが
照射される。この露光Lは、形成しようとする画像の黒
/白に応じた光量分布を有し、表面4aの各部の電位
(負の電位)が受光量に合わせて低下することによって
表面4aには光量分布に対応する電位分布、すなわち、
静電潜像が形成される。
静電潜像が形成された部分が現像ローラ6を通過する
と、表面4aには電位分布に応じたトナーが付着して静
電潜像がトナー像として可視化される。このトナー像は
所定のタイミングで給送される記録紙Sに転写ローラ7
により転写され、記録紙Sは図示を略す定着ユニットに
向かって矢印B方向に搬送される。
面4aに残留するトナーがクリーニング装置8により除
去されてクリーニングされるとともに、図示を略すクエ
ンチングランプにより残留電荷が除去されて次回の作像
処理に移行する。
形成装置1における一般的な帯電方式として帯電ローラ
2を感光体ドラム4に接触させる接触帯電方式がある
が、この接触帯電方式には以下に掲げるような問題があ
る。
ら染み出して感光体ドラムの表面に付着し、この付着が
進行すると感光体ドラム表面に帯電ローラの跡が残る。
に、感光体ドラムに接触している帯電ローラが振動して
帯電音が起こる。
ラに付着して帯電性能が低下する。
ると、トナーが一層付着しやすくなる。
電ローラに永久変形が生じる。
ーラ2を感光体ドラム4に接触ではなく近接させる近接
帯電方式が考案されている(特開平3−240076号
公報等)。この近接帯電方式は、帯電ローラ2と感光体
ドラム4との最近接距離が0.005〜0.3mmとな
るように両者を対向させ、帯電ローラ2に電圧を印加し
て感光体ドラム4の帯電を行うものである。近接帯電方
式では帯電ローラ2と感光体ドラム4とが接触していな
いので、接触帯電方式で問題となる「帯電ローラの構成
物質の感光体ドラムへの付着」及び「長期間の不使用に
より生じる帯電ローラの永久変形」は問題とならない。
また、「トナーの付着による帯電ローラの帯電性能の低
下」に関しても、帯電ローラに付着するトナーが少なく
なるため近接帯電方式の方が優れている。
散したゴムやエラストマーが芯金の周囲に設けられてな
る半導電性ローラが一般に使用されてきた。この帯電ロ
ーラには、近接帯電方式であれば感光体ドラムとの間に
一定の空隙を確保するために、その軸方向両端部の非画
像領域(画像形成に関与しない領域)にスペーサ等を設
ける必要がある。ところが、帯電ローラが上記ゴムやエ
ラストマーにより弾性を有すると、そのスペーサ等が
(感光体ドラムから)外力を受けた際に帯電ローラが変
形し、この変形により上記空隙が一定に保たれなくなる
と帯電電位の不安定化やそれに起因する画像ムラが引き
起こされるという不具合がある。
ストマーにより構成されていると、帯電ローラが自重に
より変形して上記空隙が変化することがあり、さらに、
ゴムやエラストマーは経時によるへたりや変形を生じや
すいので、上記空隙が経時的に変化することも懸念され
る。
に、及び、環境保護の観点から、ゴムやエラストマーの
代わりに非弾性体で且つリサイクル性を有する熱可塑性
樹脂を用いることが考えられる。
は、帯電ローラと感光体ドラムとの間のパッシェンの法
則に従う微小放電であることが知られており、感光体ド
ラムの表面を所定の帯電電位に保持するためには、熱可
塑性樹脂の抵抗値を半導電性領域(106〜109Ω・c
m程度)に調整することが必要である。この抵抗値の調
整方法としては、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一般的であるが、導電
性顔料は均一に分散させることが難しく、その分散不良
により抵抗値のばらつきが大きくなる傾向があるので、
部分的な帯電不良による画像欠陥が発生しやすい。
可塑性樹脂中にイオン導電剤(Li塩等の電解質塩)を
分散させる方法がある(特開平10−161397号公
報等)。電解質塩はマトリックス樹脂中に分子レベルで
分散するため、導電性顔料が分散する上記方法に比して
抵抗値のばらつきが小さく、部分的な帯電不良は画像品
質的に問題とならない。ところが、電解質塩はマトリッ
クス樹脂の表面にブリードアウトしやすい性質があるた
め、帯電ローラの表面にブリードアウトした際にトナー
の付着を招き、画像不良を引き起こすおそれがある。
に、ポリアルキレンオキシド等のポリエーテル基を含有
する高分子導電剤を使用することが考えられる。この導
電剤は高分子であるため、マトリックス樹脂中に分散し
て固定され、帯電ローラ表面へのブリードアウトは起こ
り難い。しかしながら、ポリエーテル基含有型高分子導
電剤は単体でも108〜1011Ω・cm程度の抵抗値を有
するため、電解質塩と比較して抵抗値を抑える効果が小
さく、帯電ローラに求められる中抵抗領域(106〜1
09Ω・cm)に調整することが困難となる。また、導電
性向上のためにエーテル成分を高い割合で含んでいるこ
とから吸湿性が高く、湿度環境の違いにより大幅な抵抗
値変動を生じさせたり、高湿時に樹脂の膨潤や表面粘着
を生じさせて周囲の部材に付着し、汚染を引き起こした
りするおそれがある。
ので、帯電電位の変動や抵抗値のばらつき、トナーの付
着、抵抗値変動等の諸問題を防止することができ、近接
帯電方式に好適で優れた画像品質に供する帯電部材と、
この帯電部材を有する画像形成装置を提供することを課
題としている。
め、請求項1に係る発明は、ポリエーテルエステルアミ
ド成分を含有する高分子化合物が分散した熱可塑性樹脂
組成物からなり導電性支持体上に形成される抵抗調整層
と、該抵抗調整層の表面を被覆する保護層とを有する帯
電部材を特徴とする。
材料であるポリエーテルエステルアミド成分含有化合物
が熱可塑性樹脂に分散して抵抗調整層が構成されるの
で、帯電電位の変動や抵抗値のばらつきに起因する画像
不良を防止する特性が帯電部材に備わるとともに、その
抵抗調整層を容易に半導電性とすることができる。
ポリエーテルエステルアミド成分を含有することにより
ブリードアウトによるトナーの付着や抵抗値変動等が防
止され、抵抗調整層の表面を保護層が被覆することによ
り感光体欠陥部への電圧集中、異常放電(リーク)も防
止され、帯電部材が特段のデメリットを伴うことなく優
れた画像品質に供する。
帯電部材において、前記保護層の抵抗値が前記抵抗調整
層の抵抗値よりも大きいことを特徴とする。
抗値が抵抗調整層の抵抗値よりも大きいので、感光体欠
陥部へのリークをより効果的に抑制することができる。
帯電部材において、前記保護層の抵抗値と前記抵抗調整
層の抵抗値との差が103Ω・cm以下であることを特
徴とする。
抗値と抵抗調整層との抵抗値との差が103Ω・cm以
下であることにより、帯電効率の低下を防止することが
できる。
項3に記載の帯電部材において、前記保護層が、導電性
粒子が分散する樹脂組成物からなることを特徴とする。
が分散する樹脂組成物から保護層がなるので、保護層の
電気特性を容易に調整することができる。
帯電部材において、前記保護層をなす樹脂組成物が、フ
ッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂又はポリ
ビニルブチラール樹脂であることを特徴とする。
す樹脂組成物がフッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエス
テル樹脂又はポリビニルブチラール樹脂であり、これら
の樹脂は非粘着性に優れるため、帯電部材へのトナーの
付着を抑制することができる。
項5のいずれか1項に記載の帯電部材を有する画像形成
装置を特徴とする。
至請求項6のいずれか1項に記載の帯電部材を有するの
で、画像形成装置が優れた品質の画像を形成することが
できるとともに、上記いずれかの請求項に係る発明の効
果も併せて奏する。
いて説明する。
電ローラの断面図を示す。この帯電ローラ10は、図2
に示す画像形成装置1において帯電ローラ2の代わりに
用いられ、円柱状を呈する導電性支持体としての芯金1
1と、芯金11の外周面上に一様の厚さで形成された抵
抗調整層12と、抵抗調整層12の表面を被覆して後述
のようにリークを防止する保護層13とを有する。
が分散する熱可塑性樹脂組成物により形成されている。
この抵抗調整層12の体積固有抵抗値は、106〜109
Ω・cmであることが望ましい。体積固有抵抗値が10
9Ω・cmを超えると帯電量が不足し、感光体ドラム4
がムラのない画像を得るために十分な帯電電位を得るこ
とができなくなる一方、体積固有抵抗値が106Ω・c
mよりも小さいと感光体ドラム4全体へのリークが生じ
るからである。
は特に限定されるものではないが、ポリエチレン(P
E)、ポリプロピレン(PP)、ポリメタクリル酸メチ
ル(PMMA)、ポリスチレン(PS)及びその共重合
体(AS、ABS等)等の汎用樹脂であれば成形加工が
容易であり好ましい。
オン導電剤としては、単体の抵抗値が107〜1010Ω
・cm程度であり樹脂抵抗を下げやすいことにより、ポ
リエーテルエステルアミド成分を含有する化合物が用い
られている。また、その配合量については、抵抗調整層
12の抵抗値を上記のように所望の値にする必要がある
ことから、基材100重量部に対して30〜70重量部
の割合で配合することが好ましい。この化合物の熱可塑
性樹脂への分散は、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。イオン導電性
の材料はマトリックスポリマー中に分子レベルで均一に
分散するので、抵抗調整層12には導電性顔料が分散す
る抵抗調整層に見られるような導電性物質の分散不良に
伴う抵抗値のばらつきが生じない。また、上記化合物は
高分子であるためマトリックスポリマー中に均一に分散
して固定され、ブリードアウトが生じ難くなっている。
成は、ポリエーテルエステルアミド成分含有化合物を熱
可塑性樹脂に分散させてなる半導電性樹脂組成物を押出
成形又は射出成形等により芯金11の周面に設け、その
半導電性樹脂組成物で芯金11を被覆することによって
容易に行うことができる。
2の抵抗値よりも大きくなるように形成され、これによ
り感光体ドラム4の欠陥部へのリークが回避される。但
し、保護層13の抵抗値を高くし過ぎると帯電効率が低
下するため、保護層13の抵抗値と抵抗調整層12の抵
抗値との差は103Ω・cm以下であることが好まし
い。
性が良好であるという点で樹脂材料が好適である。樹脂
材料としては、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエス
テル樹脂又はポリビニルアセタール樹脂が非粘着性に優
れ、トナーの付着を防止する観点から好ましい。また、
樹脂材料は一般に電気的な絶縁性を有するため、樹脂材
料単体で保護層13を形成すると帯電ローラの特性が満
たされない。そこで、上記の樹脂材料に対して各種の導
電剤を分散させることによって、保護層13の抵抗値を
調整する。なお、保護層13と抵抗調整層12との接着
性を向上させるため、樹脂材料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。
な例(実施例1乃至実施例4)と、比較のために製作し
た帯電ローラの例(比較例1乃至比較例4)とについて
説明する。
mの芯金11の周面上に、ABS樹脂(電気化学工業社
製、GR−1500)100重量部に対してポリエーテ
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(チバスペシャルティケミカルズ、IRGAST
AT P18)50重量部を配合してなる組成物(体積
抵抗値3×107Ω・cm)を、射出成形により被覆し
て抵抗調整層12を形成した。
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
%)からなる混合物により保護層13を形成し、直径1
2mmの帯電ローラ10を得た。その保護層13の抵抗
値は4×1010Ω・cm、膜厚は約10μmである。
抗調整層12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%)からなる混合物により保護層13を形成
し、直径12mmの帯電ローラ10を得た。その保護層
13の抵抗値は3×1010Ω・cm、膜厚は約10μm
である。
mの芯金11の周面上に、PS樹脂(電気化学工業社
製、デンカスチロールHI−RXB)100重量部に対
して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(チバスペシャルティケミカル
ズ、IRGASTAT P18)50重量部を配合して
なる組成物(体積抵抗値5×107Ω・cm)を、射出
成形により被覆して抵抗調整層12を形成した。
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
%)からなる混合物により保護層13を形成し、直径1
2mmの帯電ローラ10を得た。その保護層13の抵抗
値は4×1010Ω・cm、膜厚は約10μmである。
抗調整層12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%)からなる混合物により保護層13を形成
し、直径12mmの帯電ローラ10を得た。その保護層
13の抵抗値は3×1010Ω・cm、膜厚は約10μm
である。
mの芯金の周面上に、ABS樹脂(電気化学工業社製、
GR−1500)100重量部に対して過塩素酸リチウ
ム3重量部を配合してなる組成物(体積抵抗値3×10
8Ω・cm)を、射出成形により被覆して直径12mm
の帯電ローラを得た。
mの芯金の周面上に、ABS樹脂(電気化学工業社製、
GR−1500)100重量部に対してポリエーテル系
の導電剤(日本ゼオン、ゼオスパンASN8100)3
0重量部を配合してなる組成物(体積抵抗値1×1011
Ω・cm)を、射出成形により被覆して直径12mmの
帯電ローラを得た。
mの芯金の周面上に、ABS樹脂(電気化学工業社製、
GR−1500)100重量部に対して四級アンモニウ
ム塩基を含有するイオン導電性の高分子化合物(第一工
業製薬製、レオレックスA−1720)30重量部を配
合してなる組成物(体積抵抗値1×108Ω・cm)
を、射出成形により被覆して直径12mmの帯電ローラ
を得た。
mの芯金の周面上に、熱可塑性エラストマー(東ソー社
製、エラステージES5000A)100重量部に対し
て過塩素酸アンモニウム4重量部を配合してなる組成物
を、押出成形により被覆して抵抗調整層を形成した。
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%)からなる混合物に
より保護層を形成し、直径12mmの帯電ローラを得
た。その保護層の抵抗値は3×1010Ω・cm、膜厚は
約10μmである。
ーラについて、図2に示した画像形成装置1を使用して
感光体ドラム4の帯電電位測定及び画像評価を行った。
この際、帯電ローラの軸方向両端部の非画像領域にスペ
ーサテープを貼着し、帯電ローラと感光体ドラム4との
間の空隙が50μmとなるように帯電ローラを設置し
た。また、パワーパック3により帯電ローラに印加する
電圧をDC=−800V、AC=2400Vpp(周波
数=2kHz)とし、感光体ドラム4の欠陥部(ピンホ
ール)への電圧集中、異常放電(リーク)によって生じ
る異常画像の評価を以下のランク付けにより行った。
白抜けが起きていないか、白抜けの差渡しの径が2mm
未満である。
差渡しの径が2mm以上であるが、スジ上にはなってい
ない。
けが発生している。
成装置1により連続印刷を行って、100,000枚通
紙した後の帯電ローラの表面におけるトナーの付着を評
価した。
実施例1乃至実施例4のいずれかに係る帯電ローラ10
は帯電電位のばらつきが小さく、画像ムラやリークによ
る異常画像、トナーの付着もなく全項目の性能を満足す
る。
は帯電電位のばらつきが比較的大きく、リークによる異
常画像が目立ちトナーの付着に関しても問題を有する。
ークによる異常画像を生じ、トナーの付着に関しても問
題を有する。
らつきが比較的大きく、リークによる異常画像が目立つ
という問題を有する。
らつきが著しく大きく、画像ムラに関しても問題を有す
る。
ものに限り総合評価は○とし、いずれかの性能を満たさ
ないものの総合評価は×としている。
明によれば、イオン導電材料であるポリエーテルエステ
ルアミド成分含有化合物が熱可塑性樹脂に分散して抵抗
調整層が構成されるので、帯電電位の変動や抵抗値のば
らつきに起因する画像不良を防止する特性が帯電部材に
備わるとともに、その抵抗調整層を容易に半導電性とす
ることができる。
ポリエーテルエステルアミド成分を含有することにより
ブリードアウトによるトナーの付着や抵抗値変動等が防
止され、抵抗調整層の表面を保護層が被覆することによ
り感光体欠陥部へのリークも防止され、帯電部材が特段
のデメリットを伴うことなく優れた画像品質に供する。
抗値が抵抗調整層の抵抗値よりも大きいので、感光体欠
陥部へのリークをより効果的に抑制することができる。
抗値と抵抗調整層との抵抗値との差が103Ω・cm以
下であることにより、帯電効率の低下を防止することが
できる。
が分散する樹脂組成物から保護層がなるので、保護層の
電気特性を容易に調整することができる。
す樹脂組成物がフッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエス
テル樹脂又はポリビニルブチラール樹脂であり、これら
の樹脂は非粘着性に優れるため、帯電部材へのトナーの
付着を抑制することができる。
至請求項6のいずれか1項に記載の帯電部材を有するの
で、画像形成装置が優れた品質の画像を形成することが
できるとともに、上記いずれかの請求項に係る発明の効
果も併せて奏する。
である。
示す説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】ポリエーテルエステルアミド成分を含有す
る高分子化合物が分散した熱可塑性樹脂組成物からなり
導電性支持体上に形成される抵抗調整層と、該抵抗調整
層の表面を被覆する保護層とを有することを特徴とする
帯電部材。 - 【請求項2】前記保護層の抵抗値が前記抵抗調整層の抵
抗値よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の帯
電部材。 - 【請求項3】前記保護層の抵抗値と前記抵抗調整層の抵
抗値との差が103Ω・cm以下であることを特徴とす
る請求項2に記載の帯電部材。 - 【請求項4】前記保護層が、導電性粒子が分散する樹脂
組成物からなることを特徴とする請求項2又は請求項3
に記載の帯電部材。 - 【請求項5】前記保護層をなす樹脂組成物が、フッ素樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂又はポリビニル
ブチラール樹脂であることを特徴とする請求項4に記載
の帯電部材。 - 【請求項6】請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記
載の帯電部材を有することを特徴とする画像形成装置。
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