JP2766379B2 - 帯電用部材 - Google Patents

帯電用部材

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真式画像形成装置に用いられる帯電
用部材に関し、詳細には帯電用部材の帯電面を静電潜像
担持体に押圧させ帯電させる接触帯電方式の帯電用部材
に関する。
〔従来の技術〕
近年、感光体に直接当接させ、帯電させる接触帯電装
置が、例えば、特開昭63−167380号に記されている如く
提案されており、従来よりのコロナ帯電方式に比較して
低い印加電圧を使用し得る。又、オゾンの発生が少ない
等といった利点を有している。
この接触帯電方法は、例えば第1図に示すように、電
子写真感光体ドラム1に帯電部材である帯電ローラ5を
接触従動回転させ、交流電圧VACと直流電圧VDCとを重畳
した電圧(VAC+VDC)3を帯電ローラ5に印加すること
により感光体ドラム1を均一に帯電することができる。
上述からも理解されるように、帯電ローラ5は導電性
を保つ必要があり、従来、芯金5aの回りに、EPDM、NBR
等の弾性ゴムにカーボンを分散させた導電性弾性層5bを
形成したものが使用されている。
さらに、ピンホール等の感光体表面欠損部に於ける帯
電不良を防止する為に、例えば、特開平1−191161に示
されるような、導電性を付与したゴム等の弾性層の上に
更に、4.0×109Ω・cm以上の体積抵抗率を有する材料で
被覆した2層構成の接触帯電装置が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、2層構成の接触帯電装置は、長時間使用した
場合、高速の電子写真装置に搭載した場合等の接触帯電
装置に負荷を加えた場合、表面層である抵抗層の欠損、
若しくは感光体の欠損に伴う帯電不良が発生する。この
現象は圧接圧力が比較的高く、かつ、成形寸法のバラツ
キが大きくなり易い感光体端部に於いて、特に、顕著に
なる。
これに対し、端部の抵抗のみを上昇させ帯電不良を解
消させることも可能であるが、生産安定性が低くなった
り、抵抗の許容範囲が狭くなったりする不都合が生じる
場合がある。
従って、本発明の目的は、上述の如き欠点を解決した
帯電用部材を提供することにある。
さらに、本発明の目的は感光体若しくは帯電用部材に
欠損が生じた場合でも、帯電不良を起さない帯電用部材
を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、弾性層の抵抗が帯電用
部材の回転軸方向に一定である帯電用部材を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
即ち、本発明は、導電性支持体上に導電性弾性層を持
つ帯電用部材において、前記導電性弾性層は溶解度パラ
メーターの差が0.5以上でありかつ互いに相溶しない2
種以上のエラストマーにより形成されており、かつ該エ
ラストマーの1種が層厚方向に偏在していることを特徴
とする帯電用部材である。
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明者らが検討した結果、溶解度パラメータ
ー(以下SPと略す)値の差が0.5以上である2種以上の
互いに相溶しないエラストマーの混合物を、ローラー形
状に成形する際、感光体との当接面を一様に仕上げてい
る金型に原料混合物を帯電用部材の回転軸方向に押し込
む成形方法に於いては、金型接触面及び芯金接触面等、
金属との接触面に、SP値の高い物質が集まった状態で成
形されることが認められた。これは、金型面と材料との
接着性がSP値と相関していることによると考えられる。
また、帯電用部材を中抵抗領域にする為に添加する導
電性粒子を、1種のエラストマーのみに、添加し、マス
ターバッチを作成した後、他の相溶をしないエラストマ
ーと混合することにより特定のエラストマーの層のみを
導電化することができる。この混合物を用い前述の成形
方法にて、帯電ローラーを成形したところ、1種のエラ
ストマーを層厚方向に偏在させること、即ち、表面側に
特定の導電性を有する分離層を形成させることができ
た。
従って、SP値の低い側に導電粒子を添加した場合、表
面側(つまり、SPの高い側)は、相対的に高い抵抗層と
なり、径方向の抵抗は、この層の抵抗値となり、さらに
この層は比較的一定に成形されていることより母線方向
の抵抗のバラツキは、少なくなる。逆に、SP値の高い側
に導電粒子を添加した場合、表面側は低抵抗となり、層
厚方向に電圧を印加した場合でも電流は主に回転軸方向
に流れ、回転軸方向での抵抗のバラツキは解消される。
本発明者らの種々の検討の結果、SP値の高い側に導電
粒子を添加した系の方が導電粒子が安定し単層内に存在
することが確認された。
次に、溶解度パラメーターの差が0.5以上でありかつ
互いに相溶しない2種以上のエラストマーとしては、例
えば、シリコンゴム(SP=7.3)、EPDM(8.0)、SBR
(8.4〜8.7)、BR(8.4〜8.6)、NR(7.9〜8.4)、NBR
(8.7〜10.5)等の通常用いられるエラストマーを適宜
組み合わせればよく、例えばSBR(SP=8.6)とシリコン
ゴム(7.3),NR(8.1),CR(9.4),NBR(9.5),EPDM
(8.0);CRとシリコンゴム,NR,BR(8.5),EPDM等の組み
合わせが挙げられる。
なお、本発明に於けるSP値は、実測してもよく、文献
値あるいは理論値を用いてもよい。
本発明においては導電性材料として、導電性カーボン
ブラック,導電性金属酸化物,金属粉などが用いられ
る。
本発明に於けるエラストマーの偏在については、次の
ようにして確認される。
表面側50μmと、それより下層の部分とを切り取り各
々測定試料とし、下記分析装置により定量する。分析装
置としてはSEM,IR,UV,DSC,TG−DTA等が用いられる。SEM
では無蒸着状態に於いて導電性の違いによるコントラス
トが発生するので層上構造を確認できる。また、IR,UV
については、反射,全反射によるサンプリング方法が簡
易であり、各々のエラストマーの特性ピークを用い、吸
光度により定量を行なう。他には、DSC,TG−DTA等の熱
分析による吸熱ピーク、熱減量曲線により定量すること
により層状構造を確認できる。また、測定点に関して
は、軸方向に対し、5点以上測定し、その端部より5cm
以内の部分の測定値の平均値と、中央部をはさみ、左右
5cm以内の測定値の平均値との比較を行なう。
本発明に於ける好ましい抵抗値の範囲としては、1×
103〜6×108Ωである。1×103Ω未満では、感光体上
に例えば長時間の使用により欠損が生じた場合等、感光
体の絶縁が破壊された場合に、帯電時、バイアスが低下
し、帯電不良が発生するので好ましくない。6×108Ω
を越えると帯電部材での電圧降下が高くなり帯電不良が
発生するので好ましくない。より、好ましい範囲として
は、1×104〜1×108Ωである。本発明に於ける抵抗値
は、次のようにして測定される。
第2図に示されるように、帯電用部材5に1cm幅の金
属箔を巻き付け、芯金部9と金属箔部6との間に250Vを
印加し、その1分後の電流値を電流計8により計測し、
250〔V〕/電流値〔A〕=測定部抵抗〔Ω〕の関係よ
り抵抗を測定する。
また、コンパウンド段階に於いて粘度が異なるエラス
トマーを組み合わせることによっても、更に層分離させ
ることができ、また炭素系樹脂とシリコンゴムのような
炭素系樹脂とは分子間距離が異なる材料とを組み合わせ
ることによっても更に層分離させることができる。ま
た、シリコンゴムとEPMの組み合わせのようにSP値及び
分子間距離の双方が異なるエラストマーの組合せの場
合、最も顕著な層分離が起こる。
弾性層の膜厚は0.5mm以上が好ましい。0.5mm未満では
押圧による変形が充分でなく感光体と均一に接触させる
事が困難となり好ましくない。
本発明に於いては、弾性層の上に、さらに、抵抗を調
整する為の抵抗層を設けることがより好ましい。抵抗層
を設けることにより弾性層での抵抗のバラツキを抑える
ことが可能になるためである。
本発明に用いられる抵抗層は、弾性層上に設けた場合
の抵抗値として、1×104〜8×109Ω、かつ、(塗布後
抵抗値)/(塗布前抵抗値)=10〜1000になるように塗
布され、かつ、その膜厚としては、3〜50μmとなるよ
うに塗布される。この抵抗値の範囲を満足させる物質で
あれば、いずれも好ましく用いることができる。例え
ば、ポリアミド,ポリイミド,テフロン,シリコンゴ
ム,PVA,ポリエステル等の常温に於いて柔軟性を有する
物質中に、カーボンブラック,酸化亜鉛,酸化チタン,
金属粉等の導電性物質を添加することにより、抵抗値を
調整することができる。抵抗層には、さらに、弾性層よ
り発生する物質を目止する特性を持たせることも可能で
あり、このため例えば弾性層で極性物質を用いた場合に
は非極性である物質を用いればよい。
抵抗層を設けた場合の抵抗値が1×104Ω未満では、
感光体に損傷が発生した場合、その部分に電流が集中
し、画像上欠陥が生じ好ましくない。また、8×109Ω
を越えると電流が不足し、帯電不良が発生し好ましくは
ない。
塗布前/後に於ける抵抗比が10未満では、抵抗層での
抵抗調整ができず、弾性層での抵抗のバラツキの影響を
直接受けることになり、端部での帯電不良が発生し好ま
しくない。また、1000以上では抵抗層にバイアスが集中
し、劣化を促進することになり好ましくない。
塗布厚が3μm未満ではバイアスに対する耐圧がなく
好ましくない。また、50μmを越えると抵抗層の表面硬
度が上昇し、感光体の損傷が促進され好ましくない。
本発明の帯電用部材は、感光体として、有機光導電体
(OPC)を用いている電子写真装置に対し特に有効であ
る。これは、OPC感光体は他の無機感光体よりも、耐摩
耗性が劣るので表面に損傷を起こしやすいためである。
本発明の帯電用部材は感光体の帯電極性と、同極性の
トナーを用いる反転現像方式に対し、特に有効である。
これは、反転現像方式に於いては帯電不良が発生する
と、感光体表面電位が低い部分に対し、現像が行なわ
れ、帯電不漁が直接画像欠陥となるためである。
本発明は、帯電用部材のバイアスが定電流駆動する装
置に対し、特に有効である。これは、定電流駆動下に於
いては、例えば感光体欠損等により、過電流が発生した
場合、印加電圧が低下し、他の正常部の帯電をも、疎外
する為である。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例1 ・<コンパウンド−1>EPDM原料ゴム 100重量部 (SP値 8.0) (以下、部と略す) ・カーボンブラック (ケッチェン ブラック) 10部 ・プロセス油 (パラフィン油) 10部 以上の材料を20℃に冷却した、2本ロール上にて30分
間混練、混合し原料ゴムを作成した。
上記混合物100部に対し ・<コンパウンド−2>シリコン原料ゴム (SP値 7.3) 100部 ・加硫剤 (ジクミルパーオキサイド) 2部 を加え、さらにロール上にて2時間、混合し、原料ゴム
とした。これを6φ芯金を取り付けた金型中に計り取
り、トランスファー方式により型中に押し込み、160℃
の温度にて20分間加熱し、一次加硫を行なった。さら
に、脱型後、160℃にて、3時間二次加硫し、帯電用部
材の弾性層を得た。
この弾性層の表面側部及びバルク部を、切り出し、IR
のATR法(全反射)により1020cm-1(シリコンゴムによ
るビーク)と、2870cm-1(EPDMによるピーク)との比の
相対量を計測したところ、表面側にEPDMが偏在している
ことが確認された。この弾性層の平均抵抗値は、2×10
4Ωであり、端部,中央部でも等しいことが確認され
た。さらに、弾性層の上に抵抗層を設ける為に、 ・メチロール化ナイロン 100部 ・カーボンブラック 3部 をメタノールにて溶解した被膜液を作成し、弾性層上に
ディッピング法にて20μmの抵抗層を形成させ、150℃/
20分乾燥し、接触帯電用部材とした。
この帯電用部材の抵抗値は、1×106Ωであり、端
部,中央部で等しかった。
この帯電用部材を、LBP−8−II(キャノン社製)に
用いるカートリッジの一次帯電器位置に当接総圧1000g
にて取り付け帯電器とし、芯金部に、VDC=−700V,IAC
=120μA,f=1000Hzのバイアスを加え、帯電を行なわ
せ、その帯電の状態を非接触式の表面電位計にて確認し
ながら、1万枚通紙試験を行なったところ、初期より帯
電は安定しており、1万枚通紙後感光体端部に削れによ
るキズが多発した状態に於いても、帯電特性には、なん
ら問題は認められなかった。
結果を第1表に示す。
尚、画像評価は、以下の項目について初期と、1万枚
通紙の耐久試験後に行った。
帯電一様性 表面電位計記録紙より読み取れる帯電器周期(38mmピ
ッチ)の電位ムラを以下の基準で評価する。
◎:5V未満 ○:5V以上10V未満 △:10V以上30V未満 ×:30V以上(実用不可レベル;画像欠陥,カブリ) 耐ピンホール性 上記と同様に、記録紙より読み取れる感光体周期(93
mmピッチ)の電位ムラを以下の規準で評価する。
◎:5V未満 ○:5V以上20V未満 △:20V以上50V未満 ×:50V以上(実用不可レベル;画像欠陥,黒スジ) 実施例2 コンパウンド−1をNBR(10.3),コンパウンド−2
をEPDM(8.0)とした以外は、実施例1と同様にして試
験、評価を行なった。尚、特性吸収はNBR 2250cm-1,EP
DM 720cm-1とした。結果を第1表に示す。
実施例3 コンパウンド−1をNBR(10.3),コンパウンド−2
をBR(8.5)とした以外は、実施例1と同様にして試
験、評価を行なった。尚、特性吸収はBR 1310cm-1,NBR
2250cm-1とした。結果を第1表に示す。
比較例1 コンパウンド−1をSBR(8.5),コンパウンド−2を
BR(8.5)とした以外は、実施例1と同様にして試験、
評価を行なった。尚、特性吸収はSBR 1750cm-1,BR 13
10cm-1とした。結果を第1表に示す。
実施例4 カーボンブラック量を5部とし、また弾性層上に抵抗
層を形成しなかった以外は実施例1と同様にして試験、
評価を行なった。結果を第1表に示す。
〔発明の効果〕 本発明の帯電用部材によれば、導電性弾性層の抵抗が
母線方向に一定であるため均一な帯電が可能であり、ま
た感光体上に欠損が生じた場合にも帯電不良を起こすこ
とがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の帯電用部材の概念図である。第2図
は、本発明で用いる抵抗測定装置の概略図である。 1:電子写真感光体ドラム 1a:導電性支持体 1b:感光層 3:直流電圧と交流電圧を重畳する電源 5:帯電ローラー 5a:導電性支持体(芯金) 5b:導電性弾性層 6:金属箔 7:直流電源(250V) 8:電流計 9:芯金部

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性支持体上に導電性弾性層を持つ帯電
    用部材において、前記導電性弾性層は溶解度パラメータ
    ーの差が0.5以上でありかつ互いに相溶しない2種以上
    のエラストマーにより形成されており、かつ該エラスト
    マーの1種が層厚方向に偏在していることを特徴とする
    帯電用部材。
  2. 【請求項2】前記導電性弾性層が、2種のエラストマー
    により形成されており、かつ溶解度パラメーターの高い
    方のエラストマーが該弾性層の表面側に偏在しているこ
    とを特徴とする請求項(1)記載の帯電用部材。
  3. 【請求項3】前記溶解度パラメーターの高い方のエラス
    トマーが、導電性粒子を含有することを特徴とする請求
    項(2)記載の帯電用部材。
  4. 【請求項4】前記導電性弾性層上に抵抗層を設けること
    を特徴とする請求項(1)ないし(3)記載の帯電用部
    材。
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