JP2002278218A - 帯電部材及び帯電装置 - Google Patents
帯電部材及び帯電装置Info
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Abstract
でも、感光ドラムを良好かつ確実に帯電させることがで
き、感光ドラムの帯電不良によるスジ状の画像不良を生
じることなく、きれいな画像を確実に得ることができる
帯電部材を提供することを目的とする。 【解決手段】 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、疎水化処理が施されたシリカ粉末やフッ
素樹脂粉末などの疎水性粉末を含有する樹脂組成物から
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
を提供する。
Description
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。
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。
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。
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。
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、かつ残留トナーが付着
しにくいこと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
ることも提案されている。
うな帯電ローラを用いた接触帯電法により感光ドラムを
帯電を行う場合、28〜35℃,80〜90%RHの高
温,高湿環境下における耐久画像出しにおいて、帯電不
良によってピントがボケたような画像、或いは画像にス
ジが現れる画像不良(以下、特に断りのない限り本明細
書で「画像不良」とは、この不良をいう)が発生する場
合がある。
で、高温,高湿環境下で長時間連続運転した場合でも、
感光ドラムを良好かつ確実に帯電させることができ、感
光ドラムの帯電不良による画像不良を生じることなく、
きれいな画像を確実に得ることができる帯電部材、及び
該帯電部材を用いた帯電装置を提供することを目的とす
る。
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、帯電部材表面の接触角を大きくすることにより、高
温・高湿環境下でも帯電不良を生じることなく、感光ド
ラムを良好に帯電させることができ、感光ドラムの帯電
不良による上記画像不良を生じることなく、きれいな画
像を確実に得ることを見出した。そこで、本発明者は、
他の特性を低下させることなく帯電部材表面接触角を増
大させることについて、更に検討を進めた結果、帯電ロ
ーラの表面層を形成する樹脂材料中に疎水化処理を施し
たシリカ粉末及び/又はフッ素樹脂粉末を添加すること
により、帯電ローラ表面の接触角を効果的に増大させる
ことができ、特にフッ素樹脂を基材とする樹脂組成物に
上記シリカ粉末やフッ素樹脂粉末を適量添加することに
よって、90°以上の接触角を達成することが可能であ
り、高温・高湿環境下で長時間連続運転した場合でも、
良好かつ安定的に感光ドラムを帯電させることができ、
帯電不良による上記画像不良の発生を可及的に防止し得
ることを見出し、本発明を完成したものである。
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、疎水性粉末を含有す
る樹脂組成物からなる表面層で形成されていることを特
徴とする帯電部材を提供する。
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、前記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。
本発明の帯電部材は、上述のように、疎水性粉末を添加
した樹脂組成物により表面層を形成したものである。
脂としては、帯電部材の表面層を形成する場合に用いら
れる公知のゴムや樹脂を用いることができ、特に制限さ
れるものではないが、ウレタン変性アクリル樹脂、ポリ
ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、及びフ
ッ素樹脂等が例示され、これらの1種又は2種以上を混
合して用いることができる。これらの中では、フッ素樹
脂が特に好ましく用いられ、フッ素樹脂を用いることに
より、良好な低摩擦性及びトナー付着性を達成すること
ができる。
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
フルオライド等が例示される。
脂に疎水性粉末を添加して表面層に撥水性を向上させ
る。疎水性粉末としては、特に制限されるものではない
が、疎水化処理を施したシリカ粉末、又はフッ素樹脂粉
末、或いはこれらの両方が好適に用いられる。
化処理としては、粒子表面をワックス等でコーティング
する方法、粒子表面に官能基を導入し反応により表面を
改質する方法、粉砕又は微粒化をおこなって表面改質剤
と反応させる方法などが挙げられる。
るものではないが、帯電部材の性能を低下させることな
く、接触角を効果的に増大させることから、平均粒子
径、吸油量、比表面積、見かけ比重等の物性を適宜調整
することが好ましい。具体的には、上記平均粒子径は1
00μm以下、特に1〜100μm、更には1〜10μ
mであることが好ましく、吸油量は50ml/100g
以下、特に50〜500ml/100g、更には150
〜200ml/100gであることが好ましく、比表面
積は30m2/g以上、特に30〜1000m2/g、更
には50〜120m2/gであることが好ましく、見か
け比重は20〜500g/l、特に20〜100g/l
であることが好ましい。
制限されるものではないが、四フッ化エチレン樹脂、三
フッ化エチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂等を例示す
ることができる。なお、フッ素樹脂粉末は、特に制限さ
れるものではないが、粒径0.1〜100μm程度のも
のが好ましく用いられる。
性粉末の添加量は、基材樹脂の種類、用いる疎水性粉末
の種類や諸物性、形成する表面層の厚さなどに応じて適
宜設定され、特に制限されるものではないが、通常は基
材樹脂100重量部に対して5〜60重量部、特に10
〜50重量部、更には20〜40重量部とすることが好
ましい。この場合、疎水性粉末の添加量が5重量部未満
であると、ローラ表面の接触角を十分に増大させること
ができない場合があり、一方60重量部を超えると分散
が不均一になるなどの不都合を生じる場合がある。
には、特に制限されるものではないが、通常は導電剤を
添加して、表面層の導電性(電気抵抗)を付与又は調整
することが行われる。この場合、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。
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。
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、基材樹脂に対して0.01〜60ph
r、特に10〜30phr程度とされる。
は、架橋剤、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘
性付与剤等の添加剤を必要に応じて添加することができ
る。
を形成する方法は、特に制限されるものではないが、通
常は上記樹脂組成物を分散又は溶解した塗料溶液を調整
し、この塗料溶液をディピング法、スプレー法、ロール
コーター法などにより帯電部材表面に塗布して乾燥固化
させる方法が好適に採用される。なお、上記塗料溶液を
調製するための溶媒としては、樹脂組成物を構成する基
材樹脂の種類などに応じて適宜選定すればよく、例えば
基材樹脂としてフッ素樹脂を用いる場合には、メチルエ
チルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MI
BK)、トルエン、キシレン等が好適に用いられる。
樹脂粉末等の疎水性粉末をこの樹脂組成物中に分散させ
る際、特に制限されるものではないが、ペイントシェー
カーを用いて1〜10時間分散操作することにより、疎
水性粉末を樹脂組成物中に分散させることが好ましく、
これにより得られる表面層の接触角をより効果的に増大
させることができる。
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。
ムなどの被帯電体と接触する部材表面が上記疎水性粉末
を含有する樹脂組成物からなる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との間に抵抗調整層
4を設けた帯電ローラなどとすることができる。
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。
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1.5〜5
0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。
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、NaSC
N、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、FE
F、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1
02〜106Ω・cmとなるように調整される。
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。
抗を調整すると共に、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
性、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。
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。
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。
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。
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
必要に応じてこの抵抗調整層4を複数層形成することも
できる。更に、この抵抗調整層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、十分な抵抗値の調整、表面粗度の調整効果が得ら
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。
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。
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3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、上記抵抗調整層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。
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。
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。
で長時間連続運転した場合でも、感光ドラムを良好かつ
確実に帯電させることができ、感光ドラムの帯電不良に
よる画像不良を生じることなく、きれいな画像を確実に
得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。
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。
100重量部に対して、カーボン(電気化学工業社製
「デンカブラック」)25重量部、及びシリカ粉末(日
本アエロジル社製「R972」)を表1に示した割合で
添加し、これをメチルエチルケトン溶媒140重量部に
溶解し、ペイントシェーカーを用いて表1に示した時間
分散させるよりシリカ粉末を分散させて、数種類の表面
層用塗料溶液を調製した。なお、用いたシリカ粉末「R
972」は、平均粒子径16μm、比表面積110m2
/g、見かけ比重50g/lのものである。また、この
シリカ粉末「R972」は、粒子表面をCH3グループ
で化学的に覆うことにより、疎水化処理を施したもので
ある。
000μmの下記弾性層2を形成し、該弾性層2上に水
系アクリル樹脂に適量のカーボンを添加した抵抗調整用
塗料を塗布して厚さ200μmの抵抗調整層4を形成
し、更に上記塗料溶液No.1〜12を塗布して、厚さ
4μmの表面層を形成して、図1(B)と同様の構成を
有する12種類の帯電ローラを作成した。弾性層 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。
した。結果を表1に示す。また、各帯電ローラをプリン
ターに装着して30℃,80%RHの高温,高湿環境下
で、24時間連続して画像出しを行い(印刷枚数500
0枚)、得られた画像を○△×の3段階で評価した。結
果を表1に示す。
性粉末(本実施例では、シリカ粉末)の添加により表面
層の接触角が増大することが認められ、この場合疎水性
粉末(シリカ粉末)の添加量が多いほど接触角も増大
し、また分散時間が長くなりすぎると接触角が減少する
傾向が見られた。また、疎水性粉末(シリカ粉末)が添
加された樹脂組成物からなる表面層を有する帯電ドラム
は、高温高湿環境下でも良好な帯電操作を安定的に行う
ことができ、良好な画像が確実に得られることが認めら
れる。特に、接触角が90°以上の表面層を有するもの
は、非常に優れた結果が得られた。
である。
Claims (10)
- 【請求項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、疎水性粉末を含有する樹脂組成物からな
る表面層で形成されていることを特徴とする帯電部材。 - 【請求項2】 上記表面層を形成する樹脂組成物が、上
記疎水性粉末として疎水化処理を施したシリカ粉末又は
フッ素樹脂粉末或いはこれらの双方を含有する請求項1
記載の帯電部材。 - 【請求項3】 部材表面の接触角が90°以上である請
求項1又は2記載の帯電部材。 - 【請求項4】 上記表面層を形成する樹脂組成物の基材
樹脂がフッ素樹脂である請求項1又は2記載の帯電部
材。 - 【請求項5】 上記表面層を形成する樹脂組成物の基材
樹脂がフッ素系ブロック重合体である請求項4記載の帯
電部材。 - 【請求項6】 上記疎水性粉末の配合量が、基材樹脂1
00重量部に対して10〜50重量部である請求項1〜
5のいずれか1項に記載の帯電部材。 - 【請求項7】 上記シリカ粉末が、平均粒子径100μ
m以下、吸油量50ml/100g以上、比表面積30
m2/g以上、見かけ比重20〜500g/lの物性を
有するものである請求項2〜6のいずれか1項に記載の
帯電部材。 - 【請求項8】 上記表面層を形成する樹脂組成物が、ペ
イントシェーカーを用いて1〜10時間分散することに
より、上記疎水性粉末を分散させたものである請求項1
〜7のいずれか1項に記載の帯電部材。 - 【請求項9】 上記表面層を形成する樹脂組成物が、導
電剤としてカーボン粉末を含有する請求項1〜8のいず
れか1項に記載の帯電部材。 - 【請求項10】 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1〜9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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Cited By (3)
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- 2001-03-15 JP JP2001073472A patent/JP5196089B2/ja not_active Expired - Fee Related
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