JP2994676B2 - 帯電部材及び帯電部材を有する帯電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真装置等の画像形成装置に適用可能
であり、例えば感光体のような被帯電体面を帯電する帯
電部材及びこの帯電部材を被帯電体面に接触させて帯電
を行なう帯電装置に関する。

〔背景技術〕

電子写真装置（複写機・光プリンタなど）・静電記録
装置等の画像形成装置に於て、感光体・誘電体等の被帯
電体としての像担持体面を帯電処理する手段機器として
は従来よりコロナ放電装置が広く利用されている。

コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面を所定の電
位に均一に帯電処理する手段として有効である。しか
し、高圧電源を必要とし、コロナ放電のために好ましく
ないオゾンが発生するなどの問題点を有している。

このようなコロナ放電装置に対して、電圧を印加した
帯電部材を被帯電体面に接触させて被帯電体面を帯電処
理する接触帯電装置は、電源の低圧化が図れ、オゾンの
発生量が少ない等の長所を有していることから、例えば
画像形成装置に於てコロナ放電装置にかえて感光体・誘
電体等の像担持体、その他の被帯電体面の帯電処理手段
装置として注目され、その実用化研究が進められてい
る。

例えば、本出願人が先に提案（特開昭63−149669号公
報、同64−73364号公報など）したように、接触帯電装
置に於て直流電圧を帯電部材に印加したときの帯電開始
電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する振動電界（交互
電界）を帯電部材と被帯電体との間に形成すること、更
には表層に高抵抗層を設けた帯電部材を用いることによ
り、被帯電体の帯電均一性、感光体等の被帯電体表面の
ピンホール・傷等のよるリーク防止等を図ることができ
る。

第３図は接触帯電装置の一例の概略構成の横断面図で
ある。

１は被帯電体である回転ドラム型の電子写真感光体で
あり、該感光体１はアルミニウム等の導電性基層1bと、
その外面に形成した光導電層1aとを基本層とする構成の
ものである。

102は帯電部材である。本例はローラタイプである
（以下帯電ローラと記す）。該帯電ローラは中心の鉄等
の芯金102cと、その外周に形成した導電性弾性層102b
と、更にその外周に形成した抵抗層102aとからなる。

帯電ローラ102は芯金102cの両端部を不図示の軸受部
材に回転自由に軸受させてドラム型の感光体１に並行に
配置して不図示の押圧手段で感光体１面に対して所定の
押圧力をもって圧接され、感光体１の回転駆動に伴い従
動回転する。

３は帯電ローラ102に対するバイアス印加電源であ
る。この電源３と帯電ローラ102の芯金102cとが電気的
に接続されていることにより帯電ローラ102に対して所
定のバイアスが印加される。

而して被帯電体たる感光体１が回転駆動されると、該
感光体１に圧接され且つバイアス電圧が印加された帯電
部材としての帯電ローラ102により感光体の外周面が所
定の極性・電位に帯電処理される。

〔発明が解決しようとしている問題点〕

導電性弾性層102b内には、硬度を下げるための可塑剤
の様な低分子成分が多量に含まれており、抵抗層102aの
厚さを薄くすると可塑剤が導電性弾性層102b内から抵抗
層102aを通って感光体１表面へ移行し、その部分が低抵
抗化して帯電されなくなることによってローラ跡と呼ば
れる異常画像を発生してしまう。

このローラ跡を防止するために抵抗層102aの厚さを厚
くすると帯電ローラ102の全体のローラ硬度が上がり、
帯電ローラ102表面のほんのわずかなうねりやへこみが
あるだけでローラ表面が感光体１から離れてその部分で
帯電不良をおこす。

また抵抗層102aは通常塗工により形成されるが50μｍ
以上の塗工膜をつくるには通常塗工、乾燥という工程を
複数回くり返さなければならず帯電部材の製作に時間が
かかってしまう。

また、前記抵抗層102aの抵抗値は高すぎると帯電を行
なう事ができなくなり、また抵抗値が低すぎると第３図
に示すように感光体１の光導電層1aのピンホール1cに抵
抗層102aが接触した際、ピンホール1cを通して、導電性
基層1bに過剰の電流が流れ、抵抗層102aが電流の流れす
ぎにより通電破壊をおこし、ピンホール1cに対応した抵
抗層102aの部分に穴があいてしまい、感光体へのリーク
を防止する抵抗層の機能が果たせなくなってしまった。

実際使用可能な抵抗層102aの抵抗領域は抵抗層の材料
によっても異なるがだいたい半ケタ程度（Ω・cm）であ
り、上記の様な通電破壊を防止する高い抵抗領域で抵抗
層102aの抵抗むらを制御するのは非常に難しく、帯電部
材を製作が困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の問題点に鑑み成されたものであり、
その目的は帯電部材の絶縁破壊を防止する帯電部材及び
帯電部材を有する帯電装置を提供することである。

また、本発明の他の目的は、被帯電体の帯電不良を防
止し、良好な帯電を行なえる帯電部材及び帯電部材を有
する帯電装置を提供することである。

本発明の異なる目的は、その製作が簡単な帯電部材及
び帯電部材を有する帯電装置を提供することである。

〔発明の構成〕

上記の目的を達成するために、本発明は、シリコンゴ
ムを主体とする弾性層と、Ｎ−メトキシメチル化ナイロ
ンを主体とする表面層とを有することを特徴とする帯電
部材で構成されている。

また、上記目的を達成するために、本発明は、被帯電
体面と接触して被帯電体面を帯電する帯電部材を有する
帯電装置において、上記帯電部材は、上記被帯電体と接
触する側から順にＮ−メトキシメチル化ナイロンを主体
とする層とシリコンゴムを主体とする弾性層とを有する
ことを特徴とする帯電装置で構成される。

〔実施例〕

（Ａ）帯電部材の各種形態例 帯電部材２は第１図例の画像形成装置に像担持体１の
帯電処理手段として装置したようなローラタイプ以外に
もブレード状タイプ・ブロツク状タイプ・ロツド状タイ
プ・ベルト状タイプなどの形態に構成できる。

ローラタイプの帯電部材２は面移動駆動される被帯電
体１に従動駆動させてもよいし、非回転のものとさせて
もよいし、被帯電体１の面移動方向に順方向又は逆方向
に所定の周速度をもって積極的に回転駆動させるように
してもよい。

（Ｂ）画像形成装置例 第１図は本発明に従う帯電装置を用いた画像形成装置
の一例の概略構成を示している。

１は被帯電体としての像担持体であり、本例のものは
アルミニウム等の導電性基体層1bと、その外周面に形成
した光導電層1aを基本構成層とするドラム型の電子写真
感光体である。本実施例では光導電層層1aは有機光導電
層を使用している。支軸1dを中心に図面上時計方向に所
定の周速度をもって回転駆動される。

２はこの感光体１面に接して感光体面を所定の極性・
電位に一様に一次帯電処理する帯電部材であり、本例は
ローラタイプのものである。以下帯電ローラと記す。帯
電ローラ２は電極層である鉄等の芯金2cと、その外周に
形成した導電性弾性層2bと、更にその外周の表面に形成
した抵抗層2aとから成り、芯金2c長手方向（第１図にお
いて紙面に垂直な方向）両端部を不図示の軸受部材に回
転自由に軸受されでドラム型の感光体１に並行に配置し
てバネ等の不図示の押圧手段で感光体１面に対して所定
の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転駆動に伴い
従動回転する。

而して電源３で芯金2cに所定の直流（DC）バイアス、
或は直流＋交流（DC＋AC）バイアスが印加されることで
回転感光体１の周面が所定の極性・電位に接触帯電され
る。

帯電部材２で均一に帯電処理を受けた感光体１面は次
いで露光手段10により目的画像情報の露光（レーザービ
ーム走査露光、原稿画像のスリツト露光など）を受ける
ことで、その周面に目的の画像情報に対応した静電潜像
が形成される。

その潜像は次いで現像手段11によりトナー画像として
順次に可視像化されていく。

このトナー画像は、次いで、転写手段12により不図示
の給紙手段部から感光体１の回転と同期どりされて適正
なタイミングをもって感光体１と転写手段12との間の転
写部へ搬送された転写材14の面に順次に転写されてい
く。本例の転写手段12は転写ローラであり、転写材14の
裏からトナーと逆極性の帯電を行なうことで感光体１面
側のトナー画像が転写材14の表面側に転写されていく。

トナー画像の転写を受けた転写材14は感光体１面から
分離されて不図示の像定着手段へ搬送されて像定着を受
け、画像形成物として出力される。或は裏面にも像形成
するものでは転写部への再搬送手段へ搬送される。

像転写後の感光体１面はクリーニング手段13で転写残
りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清浄面化されて
繰り返して作像に供される。

（Ｃ）帯電ローラ 帯電ローラ２の導電性弾性層2bはカーボン、金属、金
属酸化物等の導電性粒子をシリコンゴムに分散して体積
抵抗値10⁸Ω・cm未満としたものがよい。

抵抗層2aの体積抵抗値は10⁶〜10¹²Ω・cm、厚さ１μ
ｍ〜50μｍのカーボンや金属酸化物を分散したＮ−メト
キシメチル化ナイロンにより構成される。

この様な抵抗層2aを設ける事により帯電ローラ２が感
光体１のピンホール1cに接触した時、ピンホール1cに電
流が大量に流れ電源３の出力電圧が低下してピンホール
を中心としてローラ２の長手方向、即ち第１図で紙面に
垂直な方向全域に帯電不良を生じて画像上に、正規現像
では帯電されないところはトナーがつかないので白すじ
を反転現象では帯電されないところはトナーがつくので
黒すじを生じる（以下、ピンホール接触時帯電不良と呼
ぶ）のを防止できる。

〔実験例〕

帯電ローラ２は、直径6mmの芯金2cとしてのステンレ
ス軸上に導電性弾性層2bの材料として導電性カーボンを
分散したJIS−Ａ硬度20゜のシリコンゴムをローラの外
径が12mmになるように成型した。

この導電性弾性層2bとしてのシリコンゴムを主体とす
る層の抵抗値を第２図に示すような測定方法により測定
する。この抵抗値の測定は、図に示すようにローラ２に
ローラの母線方向（軸方向）の幅1cmの金属箔201をまき
つけ、ローラ２の芯金2cと金属箔201との間に電源202に
より250Vの電圧をかけ抵抗を測定したところ、２×10⁵
Ωであった。

次に、Ｎ−メトキシメチル化ナイロンをメタノールの
ようなアルコール又はトルエン又はケトンのような溶剤
を溶かし導電性カーボンを分散した液を導電性弾性層に
塗布し乾燥後膜厚を５〜200μｍの範囲で変えて、Ｎ−
メトキシメチル化ナイロンを主体とする表層を設けて帯
電ローラ２を作った。この時ローラ硬度をASKER−Ｃ法
により測定した。

この帯電ローラ２を32.5℃下で７日間感光体と密着放
置した後、出力画像上に所謂ローラ跡が出るかを検討し
た。

また、比較例として、導電性弾性層として同硬度のSB
R、EPDMについても同様に試験をした。その結果を表−
１に示す。

加えて抵抗層の膜厚とＮ−メトキシメチル化ナイロン
への導電性カーボンの添加量を変えることにより、帯電
ローラを作成した。さらにこの第２図の抵抗値測定方法
でのローラ抵抗、抵抗値測定時の電極断面積（芯金の円
の面積）、抵抗層膜厚から抵抗層の体積抵抗値を計算し
た。このローラを第１図の帯電装置にセツトし電源３に
よる帯電ローラ２への電圧印加を、AC周波数150Hz、AC
ピーク間電圧2kv、DC電圧700vとしてOPC感光体のプロセ
ススピード25mm/secとして帯電電位を現像位置付近に電
位センサを置いて測定した。

さらに感光体に第１図に示すように直径0.5mm程度の
ピンホール1cを作り、帯電ローラの抵抗層が通電破壊を
おこすかを調べた。結果を表−２に示す。

表−１から、導電性弾性層にSBR、EPDMを用いたもの
は、ローラ跡をおこさないために、抵抗層膜厚が100μ
ｍ以上の必要としローラ硬度が高くなってしまうのに対
し、導電性弾性層にシリコンゴムを用いたものは、抵抗
層膜厚５μｍでもローラ跡を起こさず、かつローラ硬度
も低い。このため導電性弾性層としてシリコンゴムを用
いれば帯電ローラ表面に多少のうねりやへこみがあって
も感光体と密着し、帯電不良を起こしにくい。

また、導電性弾性層としてシリコンゴムを用いたの
で、抵抗層膜厚を50μｍ以内と薄くすることが可能であ
るので、塗工、乾燥という工程を複数回くり返す必要も
なく製造が容易である。

さらに、表−２に示すように、抵抗層膜厚が100μｍ
と厚い場合には、通電破壊をおこさず、かつ帯電電位
（帯電能力）の低下のない、抵抗層の体積抵抗値範囲は
５×10⁷〜１×10⁸Ω・cmと半ケタ程であるのに比べ、膜
厚10μｍの場合は５×10⁸〜１×10¹⁰と１ケタ半程度と
適正体積抵抗値範囲が広まっている。つまり、導電性弾
性層に抵抗層膜を形成する工程を減らすことができて抵
抗層の体積抵抗値の許容範囲を大きくすることができ、
製造が用意となっている。

一方、従来一般にシリコンゴムは離型性が高く、その
表面に塗膜を形成しても簡単にはがれてしまうことがあ
った。

この問題はシリコンゴム上にＮ−メトキシメチル化ナ
イロンを塗布した後、架橋させることで解決できる。Ｎ
−メトキシメチル化ナイロンを架橋させるには、有機
酸、無機酸等の酸あるいはエポキシ系化合物、メラミン
系化合物をＮ−メトキシメチル化ナイロン液中に添加
し、塗布後120℃程度で熱処理をすればよい。

表−３に乳酸を架橋剤とし、その量をＮ−メトキシメ
チル化ナイロンに対し０、0.1、１、10重量％として作
った帯電ローラにおける抵抗層接着性評価の結果を示
す。膜の接着性は帯電ローラ表面をかみそりで1cm四方
に切れ目を入れ、その上に粘着テープ（リンレイ社の布
粘着テープ「ソフトクロス390」）をはちつけ、再びは
がした際、抵抗層がシリコンゴムからはがれるかどうか
調べた。

表−３から架橋剤量が増し、Ｎ−メトキシメチル化ナ
イロンの架橋度が高くなると抵抗層の接着性が上がるの
がわかる。

また上記ではＮ−メトキシメチル化ナイロンを架橋す
るために架橋剤を添加したが、架橋剤を用いずに、シリ
コンゴム上にＮ−メトキシメチル化ナイロンを塗布した
後、150℃程の温度で熱処理をしても架橋は可能であ
り、シリコンゴムに対するＮ−メトキシメチル化ナイロ
ンの接着性が上がる。

上記実施例では、帯電部材は、潜像形成を行なうもの
を示したが、これに限らず第１図に示すような転写ロー
ラや感光体を摺擦クリーニングするクリーニングローラ
にも適用可能である。

また、前述したように必ずしも帯電部材を芯金の上に
２層構成とする必要はなく、例えばシリコンゴムとＮ−
メトキシメチル化ナイロンとの間やシリコンゴムと芯金
との間に層を設けることも可能であるが、帯電部材を形
成する容易さ、低コスト化の面からみれば芯金の上に２
層構成とするのが最も有効である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、帯電部材が被
帯電体面と接触する側から順にＮ−メトキシメチル化ナ
イロンを主体とする層、シリコンゴムを主体とする弾性
層を有することによりピンホール接触時帯電部材の絶縁
破壊のない体積抵抗の範囲を広くすることができた。

また、帯電部材の硬度を低くすることができ、帯電部
材と被帯電体面との密着性が上がり、被帯電体の帯電不
良を防止することができた。

更に、帯電部材による被帯電体面への帯電能力を十分
に発揮でき、良好な帯電を行なうことができた。

また、本発明によれば、帯電部材の製造が容易となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の帯電装置を適用した画像形成装置の横
断面図、 第２図はローラ抵抗の測定容量説明図、 第３図は従来の帯電装置を示す横断面図である。 図において、１は感光体、２は帯電ローラ、2aは抵抗
層、2bは導電性弾性層、2cは芯金、202、３は電源、10
は露光手段、11は現像器、12は転写手段、13はクリーニ
ング手段、14は転写材である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリコンゴムを主体とする弾性層と、Ｎ−
   メトキシメチル化ナイロンを主体とする表面層とを有す
   ることを特徴とする帯電部材。
2. 【請求項２】被帯電体面と接触して被帯電体面を帯電す
   る帯電部材を有する帯電装置において、 上記帯電部材は、上記被帯電体と接触する側から順にＮ
   −メトキシメチル化ナイロンを主体とする層とシリコン
   ゴムを主体とする弾性層とを有することを特徴とする帯
   電装置。
3. 【請求項３】上記帯電部材は、電圧が印加されることを
   特徴とする請求項（２）記載の帯電装置。