JP2003316124A

JP2003316124A - 帯電ローラ

Info

Publication number: JP2003316124A
Application number: JP2002125989A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Takahashi; 宏文高橋; Akihiro Suzuki; 昭洋鈴木; Hiroshi Abe; 博司阿邊
Original assignee: Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Chemicals Inc
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】チューブ成形において外層の膜厚が一定にな
るようにし、画像上に段ムラ等の画像不良の生じない帯
電ローラを提供することにある。【解決手段】芯金上に弾性層が設けられ、更に複数の
被覆層が設けられた帯電ローラにおいて、該被覆層の最
外層が親水性シリコーンオイルを０．０２〜８．０質量
％含有することを特徴とする帯電ローラ。

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
ける帯電装置の帯電部材として用いる帯電ローラに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真装置や静電記録装置等の
画像形成装置に用いられる帯電手段として、接触帯電方
式の帯電手段の採用が進められている。接触帯電方式
は、被帯電体に接触配置された帯電部材に電圧を印加す
ることによって被帯電体を所定の極性、電位に帯電させ
る方式であり、電源の電圧を低くすることができるとい
う利点を有する。また、オゾン等のコロナ生成物の発生
を少なくすることができ、構造が簡単で低コスト化を図
ることができる等の利点もある。

【０００３】帯電部材に印加する電圧として、直流電圧
のみを印加する方式（ＤＣ印加方式）もあるが、直流電
圧を接触帯電部材に印加した時の被帯電体の帯電開始電
圧の２倍以上のピーク間電圧を有する振動電界（時間と
共に電圧値が周期的に変化する電界）を接触帯電部材と
被帯電体との間に形成して、被帯電体面を帯電処理する
手法（ＡＣ印加方式）の方が、より均一な帯電をするこ
とが可能であり、より望ましい。

【０００４】このような接触帯電装置は、被帯電体に接
触させる帯電部材の形状や形態から、帯電部材をローラ
形状としたローラ型帯電器（特開昭６３−７３８０号及
び特開昭５６−９１２５３号公報等）、ブレード状部材
（帯電ブレード）としたブレード型帯電器（特開昭６４
−２４２６４号公報及び特開昭５６−１９４３４９号公
報等）及びブラシ状部材（帯電ブラシ）としたブラシ型
帯電器（特開昭６４−２４２６４号公報等）等に大別さ
れる。

【０００５】ローラ状帯電部材は、回転自由に軸受保持
されて被帯電体に所定の圧力で圧接され、被帯電体の移
動に伴い従動回転するように構成され、通常、基体とし
て中心に設けたシャフトと、このシャフトの周囲にロー
ラ状に設けた導電性の弾性層と、更にその外周に設けた
表面層等を有する多層構造体である。上記各層のうち、
シャフトは、ローラの形状を維持するための剛体である
と共に、給電電極層としての役割を有している。

【０００６】また弾性層は、通常、１０⁴〜１０⁹Ω・ｃ
ｍの体積抵抗率を有すること及び弾性変形することによ
り、被帯電体との均一な接触を確保する機能が要求され
るため、通常、導電性が付与されたゴム硬度（ＪＩＳ
Ａ）７０度以下の柔軟性を有する加硫ゴムが使用され
る。

【０００７】なお、本発明の趣旨とは異なるがインフレ
ーション法押出し成形機としては、縦型配置としたもの
が特開平５−９２４６６号公報に開示されている。

【０００８】従来のローラ状帯電部材には、弾性層とし
てゴム発泡体（又はスポンジ状ゴム）を使用した発泡タ
イプと、ゴム発泡体を使用しないソリッドタイプがあ
る。また表面層は、被帯電体の帯電均一性を向上させ、
被帯電体表面のピンホール等に起因するリークの発生を
防止すると共に、トナー粒子や紙粉等の固着を防止する
機能、更には弾性層の硬度を低下させるために用いられ
るオイルや可塑剤等の軟化剤のブリードを防止する機能
等も有している。表面層の体積抵抗率は、通常１０⁵〜
１０¹³Ω・ｃｍであり、従来は、導電性塗料を塗布する
か、あるいは単層又は複層の被覆チューブを被せること
により形成されている。

【０００９】しかしながら、チューブ成形時に外層の膜
厚が一定にすることが困難であり、ＬＢＰにて高温高湿
環境下で連続耐久した時に、画像上にローラーピッチの
ムラが生じると言う問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、チュ
ーブ成形において外層の膜厚が一定になるようにし、画
像上に段ムラ等の画像不良の生じない帯電ローラを提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に従って、芯金上
に弾性層が設けられ、更に複数の被覆層が設けられた帯
電ローラにおいて、該被覆層の最外層が親水性シリコー
ンオイルを０．０２〜８．０質量％含有することを特徴
とする帯電ローラが提供される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
細に説明する。

【００１３】本発明は、上記したように、芯金上に弾性
層が設けられ、更に複数の被覆層が設けられた帯電ロー
ラの構成のものである。以下、各構成内容に基づいて、
適宜図を用いて説明する。

【００１４】（芯金）本発明における芯金（金属層）と
しては、例えばアルミニウム、銅、鉄、又はこれらを含
む合金等の良導体が好適に用いられる。本発明に用いら
れる芯金は、０．１〜１．５ｍｍ程度の厚さを有する金
属管であっても、また棒状であってもよい。芯金は、使
用上の強度、寸法及び導電性等の条件を満たすものであ
ればよい。

【００１５】（発泡弾性体層）上記発泡弾性体層を構成
する導電性を有する弾性材料としては、導電材を配合し
た発泡導電性ゴム組成物あるいは導電性ポリウレタンフ
ォームを用いることができる。

【００１６】この場合、発泡導電性ゴム組成物を構成す
るゴム成分としては、特に制限されるものではないが、
エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）、ク
ロロプレン、クロロスルフォン化ポリエチレンに導電材
を配合したものの発泡体、エピクロルヒドリンとエチレ
ンオキサイドとの共重合ゴムの発泡体又はエピクロルヒ
ドリンとエチレンオキサイドとの共重合ゴムに導電材を
配合したものの発泡体を好適に使用することができる。

【００１７】（発泡弾性体層用導電材）これらゴム組成
物に配合する導電材としては、公知の素材が使用でき、
例えば、カーボンブラック及びグラファイト等の炭素微
粒子；ニッケル、銀、アルミニウム及び銅等の金属微粒
子；酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウ
ム及びシリカ等を主成分とし、これに原子価の異なる不
純物イオンをドーピングした導電性金属酸化物微粒子；
炭素繊維等の導電性繊維；ステンレス繊維等の金属繊
維；炭素ウィスカーやチタン酸カリウムウィスカーの表
面を金属酸化物や炭素等により導電化処理した導電性チ
タン酸カリウムウィスカー等の導電性ウィスカー；及び
ポリアニリン及びポリピロール等の導電性重合体微粒子
等が挙げられる。その配合量は、全ゴム成分１００質量
部に対して好ましくは３〜１００質量部、特に好ましく
は５〜５０質量部であり、これにより発泡弾性体層の体
積抵抗率を１０¹〜１０⁹Ω・ｃｍ程度に調整することが
好ましい。なお、この発泡弾性体層の形成は、公知の加
硫成形法により行うことができ、その厚さは帯電ローラ
の用途等に応じて適宜設定されるが、通常１〜２０ｍｍ
が好ましい。

【００１８】（機能性複数層）本発明において用いられ
る機能性複数層の膜について説明する。本発明における
機能性複数層の膜は、予めシームレスチューブの形態に
成膜された重合体であって、芯金（金属層）外周上の発
泡弾性体層に外嵌し、密着させて被覆するものである。

【００１９】本発明における機能性複数層の膜に使用さ
れる樹脂、エラストマー及び共重合体等は、押出し成形
可能な熱可塑性樹脂であればいずれのものでもよく、具
体的には、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、エチ
レン酢酸ビニル、エチレンエチルアクリレート、エチレ
ンアクリル酸メチル、スチレンブタジエンゴム、ポリエ
ステル、ポリウレタン、ナイロン６、ナイロン６６、ナ
イロン１１、ナイロン１２及びその他の共重合ナイロン
等のポリアミド、スチレンエチレンブチル、エチレンブ
チル、ニトリルブタジエンゴム、クロロスルフォン化ポ
リエチレン、多硫化ゴム、塩素化ポリエチレン、クロロ
プレンゴム、ブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエ
ン、イソプレンゴム及びポリノルボルネンゴム等の通常
のゴム、及びスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢ
Ｓ）及びスチレン−ブタジエン−スチレンの水添加物
（ＳＥＢＳ）等の熱可塑性ゴムを使用することができ、
特に制限されるものではない。

【００２０】あるいは、上記の各樹脂や共重合体よりな
るエラストマー及び変性体等のエラストマーと、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）
等の飽和ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、ポ
リカーボネート、ポリアセタール、アクリロニトリルブ
タジエンスチレン、ポリスチレン、ハイインパクトポリ
スチレン（ＨＩＰＳ）、ポリウレタン、ポリフェニレン
オキサイド、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン、
ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニトリル−ブタ
ジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリル−
エチレン／プロピレンゴム−スチレン樹脂（ＡＥＳ）及
びアクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン樹脂（Ａ
ＡＳ）等のスチレン系樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル
樹脂、塩化ビニリデン樹脂等の各樹脂及び共重合体から
なる材料の組み合わせが好ましい。後述する導電材等を
適宜配合することにより、所望の特性を有するチューブ
構成が得られる。

【００２１】（機能性複数層用導電材）なお、上記導電
材としては、公知の素材が使用でき、例えば、カーボン
ブラック及びグラファイト等の炭素微粒子；ニッケル、
銀、アルミニウム及び銅等の金属微粒子；酸化スズ、酸
化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム及びシリカ等を
主成分とし、これに原子価の異なる不純物イオンをドー
ピングした導電性金属酸化物微粒子；炭素繊維等の導電
性繊維；ステンレス繊維等の金属繊維；炭素ウィスカー
やチタン酸カリウムウィスカーの表面を金属酸化物や炭
素等により導電化処理した導電性チタン酸カリウムウィ
スカー等の導電性ウィスカー；及びポリアニリン及びポ
リピロール等の導電性重合体微粒子等が挙げられる。

【００２２】（機能性複数層用の他の成分）本発明は、
機能性複数層を形成する基本的な構造物質以外に、特に
最外層に表面上の性質を特徴づける親水性シリコーンオ
イルを０．０２〜８．０質量％含有する時に、効果的で
あり、更には０．０５〜５．０質量％含有する時に、効
果的である。

【００２３】該親水性シリコーンオイルが０．０２質量
％未満である場合には、高温高湿の環境下で連続耐久し
た後、低温低湿の環境下で画像を印刷した時に画像上に
問題が生ずる可能性が高くなり、また、８．０質量％を
超える場合には、オイルべとつきのため所望した効果が
得られない。

【００２４】なお、本発明に掛かる親水性シリコーンオ
イルの種類としては、以下のものが挙げられる。具体的
には、ポリエーテル変性シリコーン（ＫＦ−３５２、Ｋ
Ｆ−３５４Ｌ、ＫＦ−６１５Ａ；信越シリコーン社製）
が挙げられる。また、脂肪酸エステル変性シリコーン、
アルコキシ変性シリコーン、フェノール変性シリコー
ン、脂肪酸含有シリコーン、オキシアルキル変性シリコ
ーン、グリコール変性シリコーン、親水性特殊変性シリ
コーン（Ｘ−２２−９０４、ＫＦ−９０５、ＫＦ−７０
０；信越シリコーン社製）等も使用し得る。

【００２５】（機能性複数層のシームレスチューブの製
造）本発明に用いられる機能性複数層のシームレスチュ
ーブは単に上記各種成形法により形成しただけでも使用
できるが、例えばより優れた耐久性や耐環境性等を得る
ことを目的として、上記各種成形法により得られたシー
ムレスチューブを更に架橋させて導電性架橋重合体とす
ることもできる。チューブ状に成膜された導電性重合体
を架橋させる方法としては、重合体の種類に応じて硫
黄、有機過酸化物及びアミン類等の架橋剤を予め添加し
ておき、高温下に架橋結合を生成させる化学的架橋法
や、電子線やγ線等の放射線を照射することにより架橋
させる放射線架橋法等が有効である。上記各種架橋法の
うちでは電子線架橋法が架橋剤又はその分解生成物の移
行による被帯電体の汚染の恐れがなく、更に、高温処理
の必要がない点及び安全性の点で好ましい。

【００２６】複数層からなるシームレスチューブは、種
々の方法で成膜することができるが、前記のように押出
し成形法が好適である。即ち、図１に示すように、予め
重合体と導電材、また必要に応じて、架橋剤、安定剤及
びその他の添加剤を混合したコンパウンドを調製し、該
コンパウンドを押出し機８及び９によりリング状スリッ
トを有するダイス４から押出し、水冷リング１０で冷却
することによって、連続的にシームレスチューブ３を製
造することができる。シームレスチューブ３は、内層チ
ューブ３（ｉ）と外層チューブ３（ｏ）の複数の被覆層
からなり、最外層となる外層チューブ３（ｏ）に親水性
シリコーンオイルが０．０２〜０．８質量％含有され、
チューブ引取り装置のタイミングプーリー１１により引
き取られる。

【００２７】シームレスチューブの外側表面を傷つけず
に収納するには、該シームレスチューブの外側表面を非
接触にて収納することが好ましい。

【００２８】図２に本発明の帯電ローラを有するプロセ
スカートリッジを備えた電子写真装置の概略構成を示
す。

【００２９】図２において、１２はドラム状の電子写真
感光体であり、軸を中心に矢印方向に所定の周速度（プ
ロセススピード）をもって回転駆動される。電子写真感
光体１２は、回転過程において、一次帯電手段１により
その周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受ける。一
次帯電手段の電源１３は、直流に交流を重畳して印加す
るが、直流のみでもよい。次いで、スリット露光やレー
ザービーム走査露光等の露光手段（不図示）から出力さ
れる目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対
応して強度変調された露光光１４を受ける。こうして電
子写真感光体１２の周面に対し、目的の画像情報に対応
した静電潜像が順次形成されていく。

【００３０】形成された静電潜像は、次いで現像手段１
５内の荷電粒子（トナー）で正規現像又は反転現像によ
り可転写粒子像（トナー像）として顕画化され、不図示
の給紙部から電子写真感光体１２と転写手段１７との間
に電子写真感光体１２の回転と同期して取り出されて給
送された転写材１９に、電子写真感光体１２の表面に形
成担持されているトナー像が転写手段１７により順次転
写されていく。この時、転写手段にはバイアス電源（不
図示）からトナーの保有電荷とは逆極性のバイアス電圧
が印加される。

【００３１】トナー画像の転写を受けた転写材１９は、
電子写真感光体面から分離されて像定着手段２０へ搬送
されてトナー像の定着処理を受けることにより画像形成
物（プリント、コピー）として装置外へプリントアウト
される。

【００３２】トナー像転写後の電子写真感光体１２の表
面は、クリーニング手段１６によって転写残りトナー等
の付着物の除去を受けて清浄面化される。近年、クリー
ナレスシステムも研究され、転写残りトナーを直接、現
像器等で回収することもできる。

【００３３】電子写真感光体１２、一次帯電手段１、現
像手段１５及びクリーニング手段１６等の構成要素のう
ち、複数のものを容器に納めてプロセスカートリッジと
して一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジ
を複写機やレーザービームプリンター等の電子写真装置
本体に対して着脱自在に構成してもよい。例えば、一次
帯電手段１、現像手段１５及びクリーニング手段１６の
少なくとも１つを電子写真感光体１２と共に一体に支持
してカートリッジ化して、装置本体のレール等の案内手
段１８を用いて装置本体に着脱自在なプロセスカートリ
ッジ２１とすることができる。

【００３４】

【実施例】以下、更に具体的には、実施例、比較例によ
り説明するが、これにより制限されるものでは無い。

【００３５】以下に、本発明の同時押出し２層被覆チュ
ーブの製造方法をより具体的に説明する。なお、便宜的
に該機能性複数層の表面側を外層、内側を内層と表現し
ている。

【００３６】＜内層用材料＞内層の材料として、エーテ
ル系のウレタンエラストマー樹脂１００質量部、カーボ
ンブラック１（商品名：ケッチェンブラックＥＣ、ライ
オンアクゾ株式会社）を１５〜１８質量部、導電性酸化
チタン２０部、酸化マグネシウム１０質量部、ステアリ
ン酸カルシウム１質量部を加圧式ニーダーを用いて１６
０〜２００℃で混練、冷却、粉砕を行い、単軸押出し機
で１６０℃〜２１０℃で造粒したペレットを使用する。

【００３７】＜外層用材料＞外層の材料として、スチレ
ン系の熱可塑性エラストマー樹脂（スチレン−エチレン
・ブチレン−オレフィン共重合樹脂及びポリスチレン）
１００質量部を主体に、カーボンブラック１（商品名：
ケッチェンブラックＥＣ、ライオンアクゾ株式会社）３
〜５質量部、カーボンブラック２（商品名：スペシャル
ブラック２５０、デグサジャパン）２０質量部、酸化マ
グネシウム１０質量部、ステアリン酸カルシウム１質量
部と表１の割合で親水性シリコーンオイルを添加し、加
圧式ニーダーを用いて１５０〜２００℃溶融混練した後
冷却、粉砕機で粉砕し、単軸押出し機にて１６０℃〜２
００℃で造粒したペレットを使用する。

【００３８】得られたペレットを図１に示される２層同
時押出し機を用いて機能性複数層を形成した。

【００３９】帯電ローラは、ステンレススチール、めっ
き処理した鉄、黄銅及び導電性プラスチック等の良導電
性材料からなる芯金の外周上に導電性の弾性材料からな
る発泡弾性体層を設け、更にこの発泡弾性体層の外周に
上記機能性複数層を被覆したものである。

【００４０】比較例１及び２は、実施例１を基に行うも
のであり、シリコーンオイル種について、本発明の規定
量から逸脱させて変動させたものである。

【００４１】

【表１】

【００４２】評価は、ＬＢＰ本体：ＨＰＬａｓｅｒ
Ｊｅｔ４１００及びＣＲＧ：Ｃ８０６１Ｘに上記帯電
ローラを設置した改造機を用いて温度３０℃以上、相対
湿度８０％以上の高温高湿の環境下で、１万枚連続プリ
ントした後温度１５℃以下、相対湿度２０％以下の低温
低湿の環境下に１昼夜放置し、画像をプリントした。そ
の結果、表２のように親水性シリコーンではないシリコ
ーンオイルを加えた場合に画像不良が現れた。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【発明の効果】以上のことから、本発明では帯電部材用
被覆チューブの最外層に親水性シリコーンオイルを０．
０２〜０．８質量％加えることで、外層膜厚を一定に
し、画像上の問題を解決することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電ローラの製造に用いられる押出し
成形機の概略図である。

【図２】本発明の帯電ローラを有するプロセスカートリ
ッジを備えた電子写真装置の概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１帯電ローラ３機能性複層チューブ３（ｉ）内層チューブ３（ｏ）外層チューブ４ダイス５中央通孔６押出し流路７押出し流路８第１押し出機９第２押し出機１０水冷リング１１チューブ引取り装置１２電子写真感光体１４露光光１５現像手段１６クリーニング手段１７転写手段１８案内手段１９転写材２０定着手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿邊博司茨城県稲敷郡茎崎町茎崎1888−２キヤノン化成株式会社内Ｆターム(参考） 2H200 FA16 GA23 GA49 HA02 HA28 HB12 HB22 HB43 HB45 HB46 HB47 HB48 LC09 MA03 MA04 MA11 MA12 MA13 MA14 MA17 MA20 MB01 MB04 MC01 NA02 NA06 4F207 AA09 AA31 AA45 AB16 AG03 AG08 AH04 KA01 KA17 KL65

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金上に弾性層が設けられ、更に複数の
被覆層が設けられた帯電ローラにおいて、該被覆層の最
外層が親水性シリコーンオイルを０．０２〜８．０質量
％含有することを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】親水性シリコーンオイルを０．０５〜
５．０質量％含有する請求項１に記載の帯電ローラ。
【請求項３】被覆層が円筒状に押出し成形されたもの
である請求項１又は２に記載の帯電ローラ。
【請求項４】被覆層が円筒状に同時押出し成形された
ものである請求項１〜３のいずれかに記載の帯電ロー
ラ。