JP2006091675A

JP2006091675A - 帯電ロール

Info

Publication number: JP2006091675A
Application number: JP2004279475A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Abe; 博司阿邊; Hirofumi Takahashi; 宏文高橋; Tomoya Kawakami; 智哉川上; Ayumi Sato; 歩佐藤
Original assignee: Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Chemicals Inc
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】非接触式の帯電ロールに関し、ロール表面へのトナー、トナー外添剤、及びその他帯電ロールへの付着を防止し、更に安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られる帯電ロールを提供することである。
【解決手段】導電性支持部材上に、導電性熱可塑性樹脂組成物からなる抵抗調整層が設けられた帯電ロールであって、該抵抗調整層上の塗膜が、粒子径が３．０μｍ以下の有機又は無機微粒子を表面全面に形成されたものであることを特徴とする帯電ロール。
【選択図】なし

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられ、電子写真感光体に対して近接方式にて帯電処理を行う帯電ロールに関する。

従来、電子写真法としては多数の方法が知られているが、一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により電子写真感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナーで現像を行って可視像とし、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得るものである。また、転写材上に転写されずに電子写真感光体上に残ったトナー粒子は、クリーニング工程により電子写真感光体上より除去される。

従来、電子写真の帯電装置としては、コロナ帯電器が使用されてきた。近年、これに代って、接触帯電装置が実用化されてきている。これは、低オゾン・低消費電力を目的としており、この中でも特に接触帯電方式として導電ロールを用いたロール帯電方式が、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。

しかし、接触帯電方式は、以下に示す問題があった。帯電ロールを構成している物質が帯電ロールから染み出し、被帯電体の表面に付着移行するために、被帯電体に帯電ロール跡が付くことである。また、電子写真感光体を長期停止することにより、帯電ロールが永久変形してしまう。更に、帯電ロールに交流電圧を印加したときに被帯電体に接触している帯電ロールが振動するために、帯電音が起きる等、さまざまな問題がある。

このような問題を解決する方法として、帯電ロールを接触させず、電子写真感光体に近接させる近接帯電方式に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

近接帯電方式は、帯電ロールと電子写真感光体との最近接距離が０．００５〜０．３ｍｍになるように対向させ、帯電ロールに電圧を印加することにより、感光体の帯電を行う帯電方式である。帯電ロールによる感光体表面への帯電メカニズムは、帯電ロールと感光体との間の微小放電におけるパッシェンの法則に従った放電であることが知られている。感光体を所定の帯電電位に保持する機能を得るためには、熱可塑性樹脂の抵抗値を半導電性領域（１０^６〜１０^９Ω・ｃｍ程度）に制御した抵抗調整層を帯電ロールに設けることが必要となる。

抵抗値を制御する方法としては、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や、イオン導電性材料を用いる帯電ロールが提案されている。

近接帯電方式において、感光体と帯電ロールとの間の空隙を形成させるためには、帯電ロール両端の非画像領域にスペーサ等の空隙保持部材を介在して近接させる。近接帯電方式では、帯電装置と感光体が接触していないために、接触帯電方式で問題となる、帯電ロール物質の感光体への付着及び帯電ロールの永久変形は問題とはならない。また、感光体上のトナー付着による帯電ロール性能の低下に関しても、帯電ロール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。

しかしながら、トナー及びトナー外添剤以外にも、感光体の削れかす、紙粉、モールドかす、その他外的起因の異物等、帯電ロール上に付着し、画像欠陥となる付着物が発生する問題がある。更に、その付着物が、感光体と帯電ロールとの距離以上の大きさとなり、結果的に、近接距離が変化し、帯電不良を招く問題がある。
特開平３−２４００７６号公報

本発明の目的は、非接触式の帯電ロールに関し、ロール表面へのトナー、トナー外添剤、及びその他帯電ロールへの付着を防止し、更に安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られる帯電ロールを提供することである。

本発明に従って、導電性支持部材上に、導電性熱可塑性樹脂組成物からなる抵抗調整層が設けられた帯電ロールであって、該抵抗調整層上の塗膜が、粒子径が３．０μｍ以下の有機又は無機微粒子を表面全面に形成されたものであることを特徴とする帯電ロールが提供される。

以上により、本発明によれば、ロール表面へのトナー及び外添剤その他画像不良となりうる異物の付着を防止し、安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られる帯電部材を提供することが可能となった。

以下、更に詳細に本発明の実施の形態について説明する。

本発明において、トナー及びその外添剤等の付着防止のために抵抗調整層の表面全面に塗布する微粒子としては、粒子径が３．０μｍ以下である必要がある。好ましくは１．０μｍ以下がよい。粒子径が３．０μｍを超えるとロール表面上に定着されず付着防止の効果が発揮されない、均一に塗布できないために画像ムラとして発生し易い等の問題が生じる。

また、膜を形成させる粒子は、ロール表面全面に隙間なく形成される必要がある。隙間が生じたり、粉体が付着されない部分があると、プロセスカートリッジ内で、帯電電圧を印加させた際、その部分から、過剰な放電が起こり、均一帯電がなされず、画像不良となる。または、トナー外添剤等が付着し易い状態となるため、付着物起因による、画像不良も発生し易い状況となる。

一方、塗膜の膜厚は、膜の均一性、固着性の観点から、膜を形成させる粒子の粒子径の２倍以下であることが好ましい。２倍を超えると、粒子の種類、抵抗調整層の物性によっては、上記の条件である、表面全面に、隙間なく均一に塗布させることが出来ない場合が生じる。

塗布させる有機又は無機微粒子として具体的には、疎水性又は親水性シリカ、チタニア、セリア、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の各種金属酸化物、チタン酸ストロンチウムやチタン酸バリウム等の複合金属酸化物、ハイドロタルサイト、ゼオライト及びモンモリロナイト等の層状無機微粒子、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素系微粒子が挙げられる。

帯電ロール表面上への微粒子の塗布方法としては、静電粉体塗装法、流動浸漬塗装法、静電流動浸漬塗装法及び溶射粉体塗装法等の直接塗装、アセトンやメタノール、Ｎ−ヘキサン等の溶媒中に微粒子を分散させ、スプレー塗装により帯電ロールの表面に吹き付ける方法等ある。更に好ましくは、微粒子を各種方法にて塗布させた後、ペーパーワイパー等の表面を擦りつけ、完全に表面に吸着されなかった微粒子を除去させ均一に微粒子を塗布させることが効果的である。また、微粒子塗布のタイミングは種々選択することができるが、導電性ロールを作製した後の最終工程で塗布するのが好ましい。

一方、抵抗調整層に用いられる導電性熱可塑性組成物は、バインダー樹脂として具体的には、非弾性体であれば特に限定するものではないが、ポリエチレン（ＰＥ）、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）等の汎用樹脂が用いられる。

次に、本発明における帯電ロールの製造方法としては、まず抵抗調整層となる導電性熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂やカーボンブラック等の導電顔料を必要な添加剤と共に混練し、続いてペレット化する。次に、得られたペレットを導電性支持部材と共に、押出し成型し、端部の突っ切り、粉体と塗布する前の帯電ロールとする。次いで、上記で示した方法により、所定の粉体を塗布する。

導電性支持部材としては、鉄、銅及びステンレス等の金属、カーボン分散樹脂、金属あるいは金属酸化物分散樹脂等が用いられ、その形状としては、棒状及び板状等が使用できるが、上記製作方法を用いる場合、金属材料が好ましい。なお、導電性支持部材と抵抗調整層との組み合わせにより、接着性が不十分な場合、導電性の接着剤を用いたり、導電性支持部材の表面改質を行うことはなんら制限されるものではない。

本発明における抵抗調整層の厚みには特に制限はないが、好ましくは１．０〜４．０ｍｍである。また、異種熱可塑性樹脂組成物からなる２層以上の多層構成とし、下層をイオン導電性樹脂組成物とし、上層を下層イオン導電剤のブリードアウト防止層とする構成や、粉体と固着させることが困難な場合、上層を粘着性の高い樹脂層あるいは表面自由エネルギーの高い樹脂層とし、粉体の固着を強固にするような構成とすることも可能である。

抵抗調整層の導電性支部材上への形成は、射出成形又は押出成形等の手段で導電性支持体と共に上記半導電性樹脂組成物を被覆することによって、簡便に行うことができる。また、任意の段階で、表面を切削、研削加工をして、必要とされる表面粗さ、ロール形状を得ることができる。

以下、実施例を挙げて説明をするが、本発明は実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
抵抗調整層としてアルリロニトリル−スチレン（ＡＳ）樹脂１００質量部、導電剤として、カーボンブラック（一次粒径３０ｎｍ、比表面積８００ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量３６０、ｐＨ９．０）１０質量部からなる樹脂組成物を、２軸混練造粒機により、混合、導電性熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。続いて、押出し成型により、導電性支持体と共に、上記導電性熱可塑性樹脂組成物を押出し、外形φ１２．００ｍｍからなる導電性ロールを成型した。端部の余分な樹脂を取り除き、表面全面に粒子層を形成するために、粒径０．０２μｍの疎水性シリカを塗布後、完全に固着するまで、ホワイトワイパーにて擦りつけ、帯電ロールを得た。

（実施例２）
実施例１と同様にして抵抗調整層を形成後、この表面全面に粒径０．４μｍのハイドロタルサイトを塗布、完全に固着するまで、ホワイトワイパーにて擦りつけ、帯電ロールを得た。

（実施例３）
抵抗調整層としてＡＳ樹脂１００質量部、導電剤としてカーボンブラック（一次粒径３０ｎｍ、比表面積８００ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量３６０、ｐＨ９．０）１０質量部からなる樹脂組成物を、２軸混練造粒機により、混合、導電性熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。続いて、押出し成型により、導電性支持体と共に、上記導電性熱可塑性樹脂組成物を押出し、外形φ１２．００ｍｍからなる導電性ロールを成型した。端部の余分な樹脂を取り除き、表面全面に粒子層を形成するために、粒径０．４μｍのハイドロタルサイトを塗布後、完全に固着するまで、ホワイトワイパーにて擦りつけ、帯電ロールを得た。

（比較例１）
実施例１と同様にして抵抗調整層を形成し、表面全面に粉体の層を形成しない状態にて、帯電ロールとした。

（比較例２）
実施例１と同様にして抵抗調整層を形成後、この表面に、粒径４．０μｍの疎水性シリカ塗布を行ったが、粉体を均一に塗布することは不可能であった。

本発明の実施例における各種粉体のロールへの塗布方法は、粘着性のロールに予め指定の粉体を付着させ、ロールをカウンター回転させながら擦りつけるように転写させた。

粉体の付着状態は、目視にて判断し、目視による判断が難しい場合、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で観察することにより判断した。

得られた実施例１〜３及び比較例１の帯電ロールについて、図２に示すプロセスカートリッジに組み込み、画像評価を行った。この際、帯電ロールの両端部に空隙規制部材としてスペーサテープを貼りつけ、帯電ローラ−電子写真感光体間の空隙を５０μｍとなるように配置した。また、帯電ロールに印加する電圧はＤＣ＝−８００Ｖ、ＡＣ＝２４００Ｖｐｐ（周波数＝２ｋＨｚ）とした。上記条件にて、連続１００００枚画像出しし、画像出し後のロール表面を観察してトナーの付着状況を、
Ａ：トナー付着がほとんどない、
Ｂ：わずかにトナー付着が確認される、
Ｃ：トナー付着が確認される、
Ｄ：トナー成分が多量に付着している、
の４段階にてランク付け評価した。

更に同ロールを用いて、連続１０００００枚画像出しして、トナー付着由来の画像不良の発生有無の確認し、
◎：画像上トナー付着由来の画像不良がまったく確認されない、
○：画像上ほとんどトナー付着由来の不良が確認されない、
△：わずかにトナー付着由来の黒スジが確認される、
×：トナー付着由来の画像不良（黒スジ）がはっきり確認される、
と評価を行った。結果を表１に示す。

以上により、帯電ロールの抵抗調整層上の表面全面に粒子径が３．０μｍ以下の有機又は無機微粒子を押しつぶして粒子の層を形成させることにより、トナー付着性が低減され、トナー付着由来による画像不良が発生し難くなった。

本発明の帯電ローラの一例の縦断正面図である。本発明の帯電ローラを有するプロセスカートリッジを有する電子写真装置の概略構成図である。

符号の説明

１導電性支持部材
２抵抗調整層
３粉体層
１１帯電ロール
１２電源
１３電子写真感光体
１４露光光
１５現像装置
１６転写装置
１７転写材
１８定着装置
１９クリーニング装置
２０プロセスカートリッジ装着のための装置本体レール
２１プロセスカートリッジ

Claims

導電性支持部材上に、導電性熱可塑性樹脂組成物からなる抵抗調整層が設けられた帯電ロールであって、該抵抗調整層上の塗膜が、粒子径が３．０μｍ以下の有機又は無機微粒子を表面全面に形成されたものであることを特徴とする帯電ロール。
前記抵抗調整層が異種熱可塑性樹脂組成物からなる２層以上の構成からなる請求項１に記載の帯電ロール。
前記塗膜の膜厚が、粒子の粒子径の２倍以下である請求項１又は２に記載の帯電ロール。
前記帯電ロールは、電子写真感光体との間に空壁を設けて用いる請求項１〜３のいずれかに記載の帯電ロール。