JP2003084542A

JP2003084542A - 帯電部材及び帯電装置

Info

Publication number: JP2003084542A
Application number: JP2001230132A
Authority: JP
Inventors: Manabu Yakushiji; 薬師寺　　学; So Kitano; 北野　　創
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】複写機、ファクシミリ、プリンター等に
おける静電潜像プロセスに用いた場合でも、画像不良を
起こさない帯電部材及び帯電装置を提供すること。【解決手段】被帯電体に当接させ、この被帯電体との
間に電圧を印加することにより、前記被帯電体を帯電さ
せる帯電部材において、弾性層と、該弾性層の外側に直
接または他の層を介して形成された塗膜層とを有し、該
塗膜層が、導電材を含有しない帯電部材及びこの帯電部
材を用いた帯電装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ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。

【０００２】

【従来の技術】複写機、ファクシミリ、プリンター等の
電子写真装置や静電記録装置においては、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。この場合、従来、感光体を帯電さ
せる操作には、一般的にコロナ放電方式が採用されてき
た。しかしながら、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、機械の安全保守等の観
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。

【０００３】このため、コロナ放電に比べて低い印加電
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。この接触帯電方式で使用される
帯電部材としては、例えば、ゴムやウレタンフォ一ム等
からなる弾性層の表面に、アクリル、ウレタン、ナイロ
ン等の樹脂溶液をディッピング法やスプレー法などによ
り塗布してこれらの樹脂の塗膜層を形成し、表面の平滑
性確保やトナーの付着防止を図るものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】帯電部材は、通常、上
記弾性層及び塗膜層に導電材を添加することによって、
所定の電気抵抗値に調整される。しかしながら、導電材
としてカーボンブラックや金属酸化物等の導電性微粒子
を用いた場合は、表面に露出した上記導電性微粒子から
の局所的な異常放電が起こることによって、被帯電部材
の電位が不均一になり、白斑点や白画像におけるかぶり
等の画像不良が発生する。一方、導電材として４級アン
モニウム塩等のイオン性物質を用いた場合、表面に析出
してきたこれらの物質が、被帯電部材に付着するため、
画像不良が発生する。本発明は、上記事情に鑑みてなさ
れたものである。すなわち、本発明は、複写機、ファク
シミリ、プリンター等における静電潜像プロセスに用い
た場合でも、画像不良を起こさない帯電部材、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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、帯電部材の表
面を、導電材を含まない層で形成することにより、画像
不良を起こさない帯電部材が得られることを見出し、本
発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、被
帯電体に当接させ、この被帯電体との間に電圧を印加す
ることにより、前記被帯電体を帯電させる帯電部材にお
いて、弾性層と、該弾性層の外側に直接または他の層を
介して形成された塗膜層とを有し、該塗膜層が、導電材
を含有しないことを特徴とする帯電部材、及び被帯電体
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、前記帯電部材として上記
本発明の帯電部材を用いることを特徴とする帯電装置に
関するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。本発明の帯電部材は、上述のように、弾性層を有す
ると共に、該弾性層の外側に塗膜層を形成したものであ
る。その形態は、被帯電体と安定的に接触することがで
き、電圧印加によって該被帯電層に均一に電荷を与える
ことができるものであればいずれの形態も使用すること
ができ、例えば、ロール状、プレート状、ブロック状、
球状、ブラシ状等の種々の形状とすることができるが、
通常はロ−ル状とすることが好ましい。ロール状に形成
する場合には、例えば図１に示すように、弾性層３をシ
ャフト２の外周に形成し、該弾性層３の外側に、塗膜層
４を形成した帯電部材１を例示することができる。この
場合、上記シャフト２は金属あるいはプラスチック製の
シャフトを用いることができ、また帯電部材の形態や帯
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２を省略することもできる。

【０００７】上記弾性層３は特に制限されるものではな
く、ゴムあるいは樹脂、又はこれらの発泡体で形成する
ことができ、具体的には、ポリウレタン、シリコーンゴ
ム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン
プロピレンジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタ
ジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、アクリルゴ
ム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリ
ンゴムなどを挙げることができる。これらは単独で用い
ても二種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明にお
いては、特にポリウレタン、シリコーンゴム及びエチレ
ンプロピレンゴムが好ましい。また、発泡体とする場
合、密度は、0.０５〜0.９ｇ／ｃｍ³程度が適当であ
る。

【０００８】その導電剤としては、特に限定はされない
が、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステア
リルトリ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、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等の陽イオン性界面活性剤、脂
肪族スルホン酸塩、高級アルコ一ル硫酸エステル塩、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等の陰イオン界面活性
剤、各種ベタイン等の両性イオン界面活性剤、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
オン性帯電防止剤等の帯電防止剤、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、
ＮａＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ ₆、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 ⁺塩等の電解
質、また、Ｃａ（ＣｌＯ₄）₂等のＣａ²⁺、Ｂａ²⁺等の
周期律表第２族の金属塩、及びこれらが、少なくとも１
個以上の水酸基、カルボキシル基、一級ないし二級アミ
ン基等のイソシアネートと反応する活性水素を有する基
を持ったもの、ｌ，４−ブタンジオール、エチレングリ
コール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ポリエチレングリコール等の多価アルコールとその
誘導体等の錯体あるいはエチレングリコールモノメチル
エーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等の
モノオールとの錯体等のイオン導電剤、又はケッチェン
ブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボ
ン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲ
Ｆ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処埋を施した
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。上記導電剤の配合量は、組成物の種類に応じて
適宜選定されるが、通常は弾性層３の体積抵抗率が１×
１０⁰〜１×１０⁸Ω・ｃｍ、好ましくは１×１０²〜
１×１０⁶Ω・ｃｍとなるように調整される。

【０００９】本発明の帯電部材は、上記弾性層３の外側
に、導電材を含有しない塗膜層４を有する。この塗膜層
４を形成する樹脂としては、被帯電部材に対して、汚染
や密着のないものであればよい。具体的には、ポリエス
テル樹脂，ポリエーテル樹脂，フッ素樹脂，エポキシ樹
脂，アミノ樹脂，ポリアミド樹脂，アクリル樹脂，アク
リルウレタン樹脂，ウレタン樹脂，アルキッド樹脂，フ
ェノール樹脂，メラミン樹脂，尿素樹脂，シリコーン樹
脂，ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられる。これ
らは一種を単独で又は二種以上を混合して用いることが
できる。

【００１０】また、この塗膜層４の力学的強度、耐久性
を改善するために、架橋構造を導入することが好まし
い。この場合、用いられる架橋剤は、塗膜層４を構成す
る樹脂の分子構造によって適宜選択され、具体的にはメ
ラミン，イソシアネート，エポキシ，カルボジイミド，
オキサゾリン等が好適に用いられる。さらに、この塗膜
層４には、必要に応じて種々の添加剤を適量添加するこ
とができる。

【００１１】上記塗膜層４は、本発明の帯電部材の最外
層、すなわち、帯電部材の表面を形成する層であり、こ
の塗膜層４の表面粗さが部材の表面粗さとなる。本発明
においては、この塗膜層４の表面粗さ、すなわち、部材
の表面粗さは、画像不良等を防止する観点から、ＪＩＳ
１０点平均粗さＲｚで４μｍ以下、更に３μｍ以下、特
に２μｍ以下とすることが好ましい。

【００１２】なお、塗膜層４の厚みについては、特に制
限されるものではないが、３０μｍ以下、特に１〜１５
μｍとすることが好ましい。塗膜層４の厚みが３０μｍ
を超えると、膜が硬くなり過ぎて塗膜層４の柔軟性が損
なわれてしまう場合がある。上記塗膜層４の形成方法
は、特に制限されるものではないが、塗膜層４を構成す
る上記各成分を含む塗料を調整し、この塗料をディッピ
ング法やスプレー法により塗布する方法が好ましく用い
られる。

【００１３】本発明の帯電部材は、例えば、上述のよう
に、弾性層３の外側に塗膜層４を最外層として形成する
ものであるが、必要に応じて弾性層３と塗膜層４との間
に他の塗膜層を中間層として形成することができる。例
えば、弾性層３をポリウレタンフォームを用いて形成し
た場合には、電圧印加時の騒音を低減化させ、かつ弾性
層３の表面平滑性を向上させるために、アクリル樹脂、
ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂、
エポキシ樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、ブチラール
樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニリデン系共重合体、ポ
リビニルアセタール樹脂等の基材樹脂に導電材を添加し
た塗膜を中間層として設けることができる。なお、この
中間層として設けられる塗膜を形成する樹脂も特に制限
されるものではないが、本発明においては水系の樹脂を
用いることが好ましい。

【００１４】本発明の帯電部材は、塗膜層４が導電材を
含有しないものであるが、さらに表面と１ｍｍの間隔を
保って配置されたコロナ放電器に、８ｋＶの電圧を印加
してコロナ放電を発生させた場合に、0.３秒後における
表面電位が５０Ｖ以下であるものが好ましい。通常、導
電材を含有しない塗膜層は、体積抵抗率が高いために、
帯電部材に塗布した場合、帯電部材自体の電気抵抗も高
くなるため、被帯電部材への十分な帯電が行なわれず、
帯電不足によるかぶりなどの画像不良が発生する。しか
しながら、本発明者らの検討によると、帯電部材表面を
帯電させたときに、その表面電位が急速に減衰するよう
な塗膜材料を用いることにより、帯電部材自体の電気抵
抗は高くなるものの、画像不良が発生しないことが判明
した。ここで、表面電位の測定を、コロナ放電の発生に
より帯電時から0.３秒後としたのは次の理由による。す
なわち、上記方法において、コロナ放電による帯電と同
時に表面電位の測定を開始することは不可能であり、ま
た、ごく初期の表面電位は不安定であるため、この部分
での特性値を制御することは好ましくない。さらに、画
像形成における実際のプロセスを考えたときに、例えば
帯電部材がローラ形状の場合、回転速度は通常0.３秒／
１回転となり、表面における電位の制御は、この時間で
行なうのが適当である。なお、上記表面電位の測定は、
例えば米国ＱＥＡ社（ＱｕａｌｉｔｙＥｎｇｉｎｅｅ
ｒｉｎｇＡｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ）のＣｈａｒ
ｇｅＲｏｌｌｅｒＴｅｓｔＳｙｓｔｅｍＣＲＴ
２０００で測定される。図２にその主要部の概略を示
す。すなわち、帯電部材１（被検体ローラ）のシャフト
２の両端部をチャック１１にて保持し、小型のスコロト
ロン放電器１２と表面電位計１３とを所定間隔で離して
併設した計測ユニットを、上記帯電部材の表面と１ｍｍ
の間隔を保って対向配置し、上記帯電部材を静止させた
状態のまま、上記計測ユニットを帯電部材の一端から他
端まで一定速度で移動させることにより、表面電荷を与
えつつ、その表面電位を測定する方法が好適に採用され
る。表面電位は、温度及び湿度に依存するので、標準条
件として常温常湿（２０℃／５０％ＲＨ）の雰囲気下で
実施した。また、スコロトロン放電器から帯電部材に与
えるコロナ電荷は、負の電荷とし、印加電圧は８ｋＶと
した。帯電部材にコロナ電荷を与えてから、0.３秒後の
表面電位を測定するように、計測ユニットの速度を調整
した。

【００１５】上記本発明の帯電部材は、感光ドラム等の
被帯電体に当接した状態に配設され、これと被帯電体と
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、本発明の帯電部材と被帯
電体との接触圧力は特に制限されるものではないが、５
０〜２０００ｇ、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。

【００１６】本発明の帯電部材を用いた帯電装置につい
ては、例えば、図３に示すように、本発明の帯電部材１
を感光ドラム等の被帯電体５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５、帯電部材１
の形態や電圧印加手段６による電圧印加方式等は適宜変
更して差し支えない。

【００１７】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。［実施例１］金属性シャフトの外周に、厚さ３ｍｍの弾
性層Ａを形成し、該弾性層Ａ上に厚さ５０μｍの塗膜層
Ａを形成し、更に該塗膜層Ａの上に厚さ５μｍの塗膜層
Ｂを各々ディッピング法によって形成し、ローラ状の帯
電部材を作製した。上記弾性層Ａ、塗膜層Ａ及び塗膜層
Ｂの構成は、各々下記の通りである。

【００１８】弾性層Ａポリエーテル系ポリオール、イソシアネートにカーボン
ブラックを添加して調製したウレタンフォーム（密度：
0.４ｇ／ｃｍ³）からなるものである。ウレタンフォー
ムの体積抵抗率は、１０Ｖ印加時において、1.３×１０
⁴Ω・ｃｍであった。塗膜層Ａ水系アクリル樹脂（ガラス転移温度Ｔｇ：−４８℃）に
カーボンブラックを添加した塗料（固形分２５％）を塗
布することにより形成し、体積抵抗率を、１００Ｖにお
いて5.０×１０⁷Ω・ｃｍに調整した。塗膜層Ｂ（表面層）アクリル変性ウレタン樹脂（亜細亜工業（株）製、ＥＡ
Ｕ６５Ｂ）を２−ブタノンに溶解した塗料（固形分１０
％）を塗布することにより形成した。得られた帯電部材
の抵抗値は、１００Ｖ印加時において1.５×１０⁸Ωで
あり、表面粗さは、ＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで0.８μ
ｍであり、前記方法にて測定した0.３秒後における表面
電位は6.２Ｖであった。この帯電部材をプリンターに装
着して、常温常湿（２０℃／５０％ＲＨ）の環境下で画
像出しを行なったところ、良好な画像が得られた。

【００１９】［実施例２］塗膜層Ｂを下記塗膜層Ｃに換
えたこと以外は、実施例１と同様にして帯電部材を作製
した。塗膜層Ｃ水系ウレタン樹脂（第一工業製薬（株）製、スーパーフ
レックス３００）を水で希釈した塗料（固形分２０％）
を塗布することにより形成した。得られた帯電部材の抵
抗値は、１００Ｖ印加時において2.１×１０⁷Ωであ
り、表面粗さは、ＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで1.２μｍ
であり、前記方法にて測定した0.３秒後における表面電
位は３７Ｖであった。この帯電部材をプリンターに装着
して、常温常湿（２０℃／５０％ＲＨ）の環境下で画像
出しを行なったところ、良好な画像が得られた。

【００２０】［実施例３］塗膜層Ｂを下記塗膜層Ｄに換
えたこと以外は、実施例１と同様にして帯電部材を作製
した。塗膜層Ｄフッ素樹脂（エルフ・アトケム・ジャパン（株）製、カ
イナー２７５１）を２−ブタノンに溶解した塗料（固形
分１０％）を塗布することにより形成した。得られた帯
電部材の抵抗値は、１００Ｖ印加時において9.０×１０
⁸Ωであり、表面粗さは、ＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで
1.０μｍであり、前記方法にて測定した0.３秒後におけ
る表面電位は5.１Ｖであった。この帯電部材をプリンタ
ーに装着して、常温常湿（２０℃／５０％ＲＨ）の環境
下で画像出しを行なったところ、良好な画像が得られ
た。

【００２１】［実施例４］塗膜層Ｂを下記塗膜層Ｅに換
えたこと以外は、実施例１と同様にして帯電部材を作製
した。塗膜層Ｅフッ素樹脂（エルフ・アトケム・ジャパン（株）製、カ
イナーsuperflex ）を２−ブタノンに溶解した塗料（固
形分１０％）を塗布することにより形成した。得られた
帯電部材の抵抗値は、１００Ｖ印加時において7.０×１
０⁸Ωであり、表面粗さは、ＪＩＳ１０点平均粗さＲｚ
で1.０μｍであり、前記方法にて測定した0.３秒後にお
ける表面電位は4.３Ｖであった。この帯電部材をプリン
ターに装着して、常温常湿（２０℃／５０％ＲＨ）の環
境下で画像出しを行なったところ、良好な画像が得られ
た。

【００２２】［比較例１］塗膜層Ｂを下記塗膜層Ｆに換
えたこと以外は、実施例１と同様にして帯電部材を作製
した。塗膜層Ｆ上記塗膜層Ｂと同じアクリル変性ウレタン樹脂（亜細亜
工業（株）製、ＥＡＵ６５Ｂ）にカーボンブラック添加
し、２−ブタノンに溶解した塗料（固形分１０％）を塗
布することにより形成した。得られた帯電部材の抵抗値
は、１００Ｖ印加時において5.６×１０⁶Ωであり、表
面粗さは、ＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで2.１μｍであ
り、前記方法にて測定した0.３秒後における表面電位は
0.５Ｖであった。この帯電部材をプリンターに装着し
て、常温常湿（２０℃／５０％ＲＨ）の環境下で画像出
しを行なったところ、斑点状の画像不良が発生した。

【００２３】

【発明の効果】本発明の帯電部材は、表面平滑性に優
れ、複写機、ファクシミリ、プリンター等における静電
潜像プロセスに用いた場合、いかなる環境においても塗
膜の溶解による画像不良を生じることなく、安定した帯
電性能を発揮することができる。従って、本発明の帯電
部材を用いた帯電装置によれば、長期使用による帯電性
能の低下を生じることなく、良好な帯電操作を安定的に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電部材の構成の一例を示す断面図で
ある。

【図２】帯電部材の表面電位を測定する装置の一例を示
す概略図である。

【図３】本発明の帯電装置の構成の一例を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

１帯電部材２シャフト３弾性層４塗膜層５被帯電体６電圧印加手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H200 FA01 FA02 HA02 HB07 HB11 HB12 HB14 HB45 HB46 HB47 MA03 MA04 MA08 MA11 MA12 MA13 MA20 MB02 MB04 MB10 MC06 MC11 3J103 AA02 AA14 AA32 AA51 BA41 FA18 GA02 GA57 GA58 GA60 HA03 HA12 HA53 4F100 AA37 AK01B AK25 AK51A AK52A AK64A AR00A BA02 CA21 EH46B GB90 JG03 JK07A JK15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被帯電体に当接させ、この被帯電体との
間に電圧を印加することにより、前記被帯電体を帯電さ
せる帯電部材において、弾性層と、該弾性層の外側に直
接または他の層を介して形成された塗膜層とを有し、該
塗膜層が、導電材を含有しないことを特徴とする帯電部
材。
【請求項２】帯電部材が、その表面と１ｍｍの間隔を
保って配置されたコロナ放電器に、８ｋＶの電圧を印加
してコロナ放電を発生させて該表面を帯電させた場合
に、0.３秒後における表面電位が５０Ｖ以下のものであ
る請求項１に記載の帯電部材。
【請求項３】帯電部材が、その表面がＪＩＳ１０点平
均粗さＲｚで４μｍ以下のものである請求項１又は２に
記載の帯電部材。
【請求項４】弾性層が、ポリウレタン、シリコーンゴ
ム及びエチレンプロピレンゴムから選ばれる一種以上か
らなるものである請求項１〜３のいずれかに記載の帯電
部材。
【請求項５】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、
前記帯電部材として請求項１〜４のいずれかに記載の帯
電部材を用いることを特徴とする帯電装置。