JP2002251053A

JP2002251053A - 帯電ローラ

Info

Publication number: JP2002251053A
Application number: JP2001003220A
Authority: JP
Inventors: Tasuku Matsuba; 翼松葉; Yasunori Mikata; 康範見方
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2002-09-06
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: JP4514176B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】表面にトナ−や紙粉の付着が少なく、感
光体表面からは離れ易く、中間層からに剥離が生じ難い
帯電ロ−ラの提供。表面の汚れ付着性が改良され、鮮明
な複写画像を与える帯電ローラの提供。【解決手段】導電性弾性層２、次に表面層４の形成用
塗工液の溶剤に可溶又は膨潤可能である樹脂組成物から
なる中間層３、さらに溶剤可溶性フッ素系樹脂をベース
とし、少なくとも導電付与剤とフッ素系表面改質剤を含
有する膜厚３００μｍ以上でのマイクロ硬度が８０〜９
５度の樹脂組成物からなり、かつ０．１〜１０μｍ厚の
表面層４、が回転軸１上に同心に積層形成されてなる、
感光体に接触して使用される帯電するローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置にお
ける接触方式の帯電に用いられる帯電ローラに関し、特
にローラ表面へのトナーや紙粉の付着による帯電むらの
生じにくい帯電ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ
などの電子写真装置においては、静電潜像保持体（感光
体）の周囲には帯電、現像、転写、清掃などの各装置が
配置されており、感光体が回転して各装置を経由するこ
とによって、画像形成が行われる。このうち帯電装置に
は、感光体に接触して帯電させる帯電ロ−ラが使用され
るケ−スが多くなっている。この帯電ロ−ラは、感光体
と所定の接触幅をもって使用されることが多いため、変
形しやすく、圧接力が除去された後は変形が回復しやす
いことが必要であり、従来から回転軸の外周にＮＢＲ、
ＣＲ及びＥＰＤＭなどのゴム配合物からなり、ＪＩＳ−
Ａ硬度で２０〜４０度の低硬度で、金属粉末やカ−ボン
などを配合した電気抵抗１０⁶Ω〜１０¹²Ωの導電性弾
性層を形成したものが採用されている。

【０００３】さらにローラとしての電気抵抗を調整した
り、導電弾性層からの軟化剤などのローラ表面への滲み
出し防止や表面の離型性を向上するために、中間調整層
及びその外周面上に表面層が同心に積層形成されてい
る。表面層としては、一般に導電性材料を分散させた、
ポリアミド樹脂やフッ素樹脂などが使用されている。表
面にトナーや紙粉が付着するのを防ぎ、導電弾性層から
低分子量成分が滲み出し、それにトナーが付着する汚染
を防ぐためフッ素樹脂を使用する場合には、ＰＴＦＥな
どの溶剤非可溶性のフッ素樹脂チューブを導電弾性層の
外周に被せたり、粉末ＰＴＦＥを分散させたディスパー
ジョンにより塗膜を形成する。溶剤に可溶にするために
部分フッ素化された溶剤可溶性フッ素樹脂を主成分とす
る塗料をローラ表面に塗工して表面層を形成している。
しかしながら、溶剤非可溶性フッ素樹脂は、ローラ表面
へのトナーや紙粉付着性防止や内添剤の移行防止性に優
れるが、電気抵抗の制御が困難であり、柔軟性に劣るの
で、帯電ローラへの使用が難しく、しかも溶剤塗工でき
ず薄膜形成が困難であるという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】帯電ローラでは、帯電
性の制御、柔軟性や非付着性の必要から、上述するよう
にフッ素樹脂がローラ表面層として開発され、電気抵抗
の調整のために導電付与剤を添加し、柔軟な膜層を得る
ために溶剤可溶性フッ素樹脂が使用されている。また、
部分フッ素化した溶剤可溶性フッ素樹脂は、ＰＴＦＥな
どの非可溶性フッ素樹脂に比べると表面へトナーや紙粉
が付着しやすいので、帯電むらを生じやすいという問題
が残されていた。さらに上記従来技術の場合、表面層の
樹脂と中間層の接着性が悪く、変形のくり返しにより、
表面層が、中間層より剥離しやすいという問題を有して
いた。そこで、本発明は、帯電ローラの表面へのトナー
や紙粉の付着が生じにくく、感光体表面から離れ易く、
しかも中間層との剥離が生じにくい帯電ローラを提供す
ることを課題とする。

【０００５】

【問題を解決するための手段】本発明では、帯電ローラ
の中間層として表面層形成用塗工液の溶剤に可溶性のあ
る樹脂組成物を、表面層に溶剤可溶性のフッ素系樹脂組
成物を使用し、表面層を形成するフッ素系樹脂組成物の
マイクロ硬度（高分子計器社製ＭＤ−１による）が８０
〜９５度で、膜厚が１０μｍ以下とすることにより、帯
電ロ−ラに要求されるトナーや紙粉の付着防止性と導電
弾性層の変形し易さを損なわない柔軟性や膜強度を同時
に確保し、感光体表面からは離れ易く、中間層から剥離
が生じ難い帯電ロ−ラが得られた。

【０００６】本発明の基本的な構成は、以下のとおりで
ある。（１）回転軸上に導電性弾性層、中間層及び表面層が同
心に積層形成され、感光体に接触して帯電するローラに
おいて、中間層が、上記表面層の形成用塗工液の溶剤に
可溶又は膨潤可能である樹脂組成物からなり、表面層が
膜厚３００μｍ以上でのマイクロ硬度８０〜９５度の溶
剤可溶性フッ素系樹脂をベースとし、少なくとも導電付
与剤及びフッ素系表面改質剤を含有する樹脂組成物から
なり、かつ厚さが０．３〜１０μｍに形成されているこ
とを特徴とする帯電ローラ。（２）表面粗さが、５μｍ以下であることを特徴とする
上記（１）の帯電ローラ。（３）中間層が、導電付与剤を含む熱可塑性ポリウレタ
ンであることを特徴とする上記（１）又は（２）の帯電
ローラ。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の帯電ローラは、回転軸体
（芯金）上に導電弾性層を設け、その上に５０μｍ以上
の膜厚で、表面平滑性及び電気抵抗を調節するために中
間層を設け、さらにその上に表面層を設けた導電性ロー
ラにおいて、中間層及び表面層を形成する樹脂組成物及
びその特性を規定したものである。表面層を溶剤可溶性
で、硬度の高いフッ素系樹脂をベースにした樹脂組成物
で、極薄膜に形成し、中間層を表面層形成用塗布液の溶
剤に可溶又は膨潤する樹脂をベースとして、５０μｍ以
上の厚膜に形成する。本発明の上記帯電ロ−ラを図面で
示すと、図１は、本発明の帯電ロ−ラの断面図を示し、
１は回転軸、２は導電弾性層、３は中間層、４は表面層
をそれぞれ示す。

【０００８】本発明では、上記表面層を形成するフッ素
系樹脂組成物のベース樹脂の膜厚３００μｍ以上でのマ
イクロ硬度が８０〜９５度で、膜厚が１０μｍ以下とす
ることにより、帯電ロ−ラに要求されるトナーや紙粉の
付着防止性と導電弾性層の変形し易さを損なわない柔軟
性及び膜強度を同時に確保することができる。膜厚３０
０μｍ以上にするのは、通常、金属等の剛性基板上に塗
膜を形成して測定するため、基板の影響を回避するため
である。上記溶剤可溶性フッ素系樹脂としては、フルオ
ロオレフィンと炭化水素系ビニルエーテルの共重合体
や、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）樹脂及びポリフ
ッ化ビニル（ＰＶＦ）樹脂などが使用できる。溶剤とし
ては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）やジメチルホルム
アミド（ＤＭＦ）トルエン又はそれらの混合体が通常用
いられる。さらに、上記表面層を形成する際、フッ素系
表面改質剤を用いると、表面の非付着性のさらなる向上
をはかることができる。フッ素系樹脂表面改質剤として
は、フッ化アルキルとカルボン酸又はその塩及びアルコ
ール、エーテルなどからなるもの、主鎖や側鎖にフッ化
アルキルを有する共重合体などが使用される。また、溶
剤可溶性フッ素系樹脂にフッ素系表面改質剤を添加し、
溶剤に溶解した市販の塗料（大日本インキ化学社製Ｅ
Ｘｐ４２など）に導電性付与剤を分散させたものを用い
てもよい。表面層の厚さは１０μｍ以下、好ましくは
０．５〜３μｍである。

【０００９】表面層が薄いので、中間弾性層の表面粗さ
が直接ローラの表面粗さに影響するので、ローラの表面
粗さを５μｍ以下（好ましくは２μｍ以下）に抑える場
合に、中間層の表面粗さを８μｍ以下にする必要があ
り、望ましくは５μｍ以下が良い。表面層に用いる材料
の硬度が高いと、ローラを感光体に押し当てた際の歪み
により表面層が割れたり、中間から剥離しやすくなる
が、上記のように表面層を極薄にし、しかも表面層形成
用塗布液の溶剤に可溶な樹脂を中間層にしているので、
表面層と中間層の界面近傍で混合し合って接着されてい
るため、表面層が割れたり剥離することが生じにくくな
る。回転軸としては、強度が大きく良導電性のもので、
防錆処理をした鋼製のものやアルミニウムやステンレス
スチールなどの金属製の芯金が一般的であり、軸端部
は、軸受や駆動ギヤを嵌合するため、精密加工されてい
る。外径４〜８ｍｍで、長さは２００ｍｍ〜６００ｍｍ
のものが通常用いられる。

【００１０】導電弾性層を形成するベースゴムとして
は、シリコンゴム、イソプレンゴム、ＥＰＤＭ（エチレ
ン−プロピレン−非共役ジエン三元共重合体）エピクロ
ルヒドリンゴム又はＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴ
ム）などが使用できる。電気抵抗が１０³〜１０¹⁰Ω・
ｃｍの半導電性領域において、導電性ローラに要求され
る３桁以内に電気抵抗が制御しやすい点から、ＥＰＤＭ
やエピロクロルヒドリンゴムが好ましく用いられる。ベ
ースゴムに、導電性付与材（カーボンブラックなど）、
軟化剤（液状ゴムや可塑剤など）、加硫剤（イオウな
ど）、加硫促進剤、その他配合剤を添加、混練りして素
材ゴムを得、回転軸外周に押出し、加硫することによ
り、導電弾性層を形成する。この導電弾性層は発泡、非
発泡いずれも使用でき、厚みは、１．０〜５ｍｍが一般
的である。

【００１１】

【実施例】＜導電弾性層の形成＞表１の配合表に基づ
き、ＥＰＤＭをベースとするゴム配合物を得、スクリュ
ー式押出機で外形１２ｍｍ、内径７．５ｍｍのチューブ
状に押出し、長さ約２７５ｍｍにカットして円筒ロール
素材を得た。外径７ｍｍ、長さ３２０ｍｍで、両端を軸
受け嵌合用に、片端を駆動ギヤ嵌合用Ｄ形に精密加工し
たステンレス製の回転軸に接着剤を塗布して準備し、円
筒ロール素材の内径側に挿通した。別途内径が１６ｍｍ
の鋼製円筒からなる中型に、回転軸を挿通したロール素
材を入れ、回転軸の両端をシール型の中心部の穴に通し
た後、シール型を中型の両端にテーパー嵌合して型組み
を完了した。金型全体を１５０℃に加熱することによ
り、ロール素材を発泡倍率２００％で発泡加硫させ、冷
却後、成形体を金型から取出し、外形を研削盤で研磨
し、回転軸の外周に、導電弾性層を形成した。

【００１２】＜中間層の形成＞ＪＩＳ−Ａ硬度が８０度
のカプロラクトンエステル系の熱可塑性ポリウレタン１
００部をＭＥＫ／ＤＭＦ＝５０／５０の溶媒に、固形分
が２０％になるように溶解し、カーボンブラック３部を
分散させた塗布液に、上記導電弾性層を浸漬して、中間
層を形成した。レーザーマイクロによる浸漬前後の外径
差より求めた中間層の厚みは１５０μｍであった。この
中間層形成ローラを素材として、次のように実施例、比
較例のローラを得た。

【００１３】

【実施例１】フッ素系樹脂を溶剤ＭＥＫに溶解した塗料
（大日本インキ化学工業社製Ｅｘｐ４２固形分２０
％）１００重両部（固形分として）にフッ素系表面改質
材のＭＥＫ溶液（大日本インキ化学工業社製ＭＣＦ−
３２３固形分３０％）１重量部（固形分として）及び
カーボンブラックのＭＥＫ分散液（三菱化学社製ＭＨ
１５７３２Ｍ固形分２０％）８重量部（固形分とし
て）を混合し、膜厚４００μｍでのマイクロ硬度が９０
度の樹脂組成物からなる粘性液を得、さらにＭＥＫ／Ｄ
ＭＦ＝５０／５０の混合溶媒で固形分５％になるよう希
釈し、表面層塗工液を調製した。塗工液槽に中間層形成
ローラ素材を浸漬し、乾燥して表面層を形成し、本発明
の帯電ローラを得た。レーザマイクロで浸漬前後の外径
差より求めた表面層の厚みは２μｍであった。得られた
帯電ローラをレーザプリンタ（キャノン社製ＬＢＰ７
３０）に取付け、１００００枚標準画像出し後、画像及
びローラ表面を目視観察し、画像のかぶりや白抜け有
無、ローラ表面のトナー付着有無及び表面層の破れ、剥
離（しわ）有無を調べた。結果を表１のローラ評価欄に
示す。

【００１４】

【実施例２】マイクロ硬度８５°のフッ素系樹脂組成物
からなる塗工液の濃度を固形分で５％に希釈し、２回塗
工を行った以外、実施例１と同様に表面層の厚みが１０
μｍの帯電ローラを得、評価した。結果を表１に示す。

【００１５】

【実施例３】マイクロ硬度９５度のフッ素系樹脂組成物
からなる塗工液を濃度を固形分で３％に希釈した以外、
実施例１と同様にして表面層の厚みが０．５μｍの帯電
ローラを得、評価した。結果を表１に示す。

【００１６】

【比較例１】フッ素系樹塗料の代わりに、マイクロ硬度
８５°の熱可塑ポリウレタンをＭＥＫ／ＤＭＦ金剛溶媒
に溶かした塗料を用いた以外、実施例２と同様にして表
面層の厚みが１０μｍの帯電ローラを得、評価した。結
果を表１に示す。

【００１７】

【比較例２】フッ素系表面改質剤を用いなかった以外、
実施例１と同様にして表面層の厚みが２μｍの帯電ロー
ラを得、評価した。結果を表１に示す。

【００１８】

【比較例３】塗工液の濃度を固形分で２０％にし、塗工
を４回行った以外、実施例１と同様にして表面層の厚み
が１５μｍの帯電ローラを得、評価した。結果を表１に
示す。

【００１９】

【比較例４】表面層を塗工する代わりに、導電弾性層を
研磨し厚み５００μｍのＰＴＦＥ製チューブを被せて帯
電ローラを得、評価した。結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】（１）ローラ表面耐汚れ性低温低湿環境（１５℃／１０％）において、ＰＰＣ（普
通紙コピー機）で４，０００枚連続画像出しを行った後
に、帯電ローラ表面を目視により観察し評価した。（２）画像形成高温高湿環境（３２．５℃−８５％）において、ＰＰＣ
（普通紙コピー機）で４，０００枚連続画像出しを行な
った後に、画像の濃さと鮮明さを目視により観察し評価
した。（３）耐久性（破れ、剥離）上記（１）及び（２）の評価後、帯電ローラ表面を目視
により観察し、評価した。

【００２２】結果の考察以上の結果、実施例１〜３の帯電ロ−ラは、比較例１、
２、４のロ−ラに比して、明らかにトナ−の付着が少な
かった。また、画像品質においても優れていた。さら
に、表面層が破れたり、剥離したりするロ−ラ耐久性の
面で、圧倒的に本発明のものが勝っていた。

【００２３】

【発明の効果】本発明の帯電ロ−ラは、表面層を極薄に
し、表面層形成用塗布液の溶剤に可溶な樹脂を中間層に
しており、導電弾性層の変形し易さを損なわない柔軟性
や膜強度をともに確保しているので、本来の要求性能た
るトナ−や紙粉の付着防止性の達成はもちろん、表面層
が剥がれたり剥離することがなく、しかもできるという
顕著な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電ロ−ラの断面図

【符号の説明】

１回転軸２導電弾性層３中間層４表面層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H003 AA01 BB11 CC05 3J103 AA02 AA15 AA33 AA51 BA41 FA07 FA10 FA14 GA02 GA52 GA57 GA58 GA60 HA03 HA04 HA05 HA06 HA12 HA15 HA20 HA22 HA33 HA43 HA48 HA52 HA53 HA54

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸上に導電性弾性層、中間層及び表
面層が同心に積層形成され、感光体に接触して帯電する
ローラにおいて、中間層が、上記表面層の形成用塗工液
の溶剤に可溶又は膨潤可能である樹脂組成物からなり、
表面層が溶剤可溶性フッ素系樹脂をベースとし、少なく
とも導電性付与材及びフッ素系表面改質剤を含有する膜
厚３００μｍ以上でのマイクロ硬度（高分子計器社製Ｍ
Ｄ−１による）が８０〜９５度の樹脂組成物からなり、
かつ厚さが０．３〜１０μｍに形成されていることを特
徴とする帯電ローラ。
【請求項２】表面粗さが、５μｍ以下であることを特
徴とする請求項１に記載の帯電ローラ。
【請求項３】中間層が、導電付与剤を含む熱可塑性ポ
リウレタンであることを特徴とする請求項１又は２に記
載の帯電ローラ。