JP3018425B2 - 帯電部材及び帯電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電圧を印加した帯電部材を被帯電体表面に
接触させて帯電（除電も含む）を行う帯電部材、及び該
帯電部材を用いた帯電装置に関する。

（従来の技術） 例えば、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いて、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、前記のように電
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式の帯電装置は、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いてコロナ放電装置
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（特願昭62−51492号、
同62−230334号など）したように、接触帯電装置に於い
て直流電圧を帯電部材に印加したときの被帯電体の帯電
開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する振動電界
（交互電界；交流電界など時間とともに電圧値が周期的
に変化する電界又は電圧）を帯電部材と被帯電体と間に
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・傷等によるリーク防止等
を図ることができる。

第２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。本例では回転ドラム型の電子写
真感光体とする。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。

２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２は電極としての
中心芯金2cと、その外周に同心一体に金型成形等でロー
ラ状に形成した導電性弾性層2bと、更にその外周に形成
した抵抗層2aとからなる。

帯電ローラ２は芯金2c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２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２の芯金2cとが電気的に接続さ
れて、電源３により帯電ローラ２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２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。

帯電部材は上記例のローラタイプに限らず、第４図例
のようなブレードタイプ、第５図例のようなブロック状
又はパッド状タイプ、その他ロッド状・ベルト状・シー
ト状等の適宜の形状・形態のものとすることができる。

ローラタイプの帯電部材２は上記例のように面移動駆
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
動されるようにしてもよい。

（発明が解決しようとする問題点） 帯電部材はその硬度が高すぎると、被帯電体面に対す
る接触表面にほんのわずかなうねりやへこみがあるだけ
でも帯電部材と被帯電体との間の各部均一な接触状態が
得られず、帯電ムラや帯電不良部を生じさせやすい。

そこで帯電部材はその硬度を低くするように構成され
る。具体的には前述例の帯電ローラについていえば、導
電性弾性層2bを大量の可塑剤を配合することでかなり軟
らかな肉質材とするものである。しかしこの場合は導電
性弾性層2bに大量に配合した可塑剤の一部がローラ表面
の抵抗層2aをにじみ通って被帯電体１表面へ移行付着す
る現象を生じ、そのため被帯電体１が画像形成装置の感
光体であるときにはローラ跡と呼ばれる異常画像部（画
像不良部・画像欠陥部）を発生することがあった。

これに対して本発明者等は、帯電部材としての帯電ロ
ーラ２について導電性弾性層2bをシリコンゴムを主体と
する材料で構成し、抵抗層2aをＮ−メチルメトキシ化ナ
イロンを主体とする材料で構成することで、帯電ローラ
硬度を低くでき、ローラ跡の発生現象もなくせることを
発見している。

しかし実際には、シリコンゴムは離型性が高い材料で
あり、その表面に抵抗層を形成しても接合強度が弱くて
ローラの被帯電体との接触回転中や被帯電体との摺動で
抵抗層にはがれを発生してしまい、実用性に問題があっ
た。これは帯電部材がブレードタイプ・ブロックタイプ
・パッドタイプなど他の形状・形態のものにも同様であ
る。

本発明は上記後者の帯電部材構成のものについての導
電性弾性層と抵抗層との接合強度の弱さの問題を解消し
て、この帯電部材構成の利点を充分に生かした、即ち該
帯電部材の低硬度性により被帯電体面との接触を各部均
一化して均一帯電性を確保することができる、ローラ跡
の発生現象がない、耐久性がある等の特長を有する実用
的な帯電部材及び帯電装置を得ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、 電圧を印加した帯電部材を被帯電体面に接触させるこ
とで被帯電体面を帯電する帯電装置の帯電部材であり、 該帯電部材は被帯電体との接触面側から順に少なくと
も、抵抗層、導電性弾性層、電極の層構成からなり、 前記導電性弾性層はシリコンゴムを主体とし、 前記抵抗層はＮ−メチルメトキシ化ナイロンを主体と
し、 前記導電性弾性層の抵抗層と接触する面をシランカッ
プリング剤で表面処理した後、抵抗層を塗布し熱処理を
行うことで導電性弾性層と抵抗層とが接合されている ことを特徴とする帯電部材 である。

また、上記構成の帯電部材を用いたことを特徴とする
接触型の帯電装置である。

（作 用） 即ち、シリコンゴムを主体とする導電性弾性層にＮ−
メトキシ化ナイロンを主体とする抵抗層を形成して帯電
部材を構成する場合には、上記のように該導電性弾性層
の抵抗層と接触する面をシランカップリング剤で表面処
理した後、抵抗層を塗布し熱処理を行なうことで、後述
する実施例・比較例から明らかなように、該導電性弾性
層と該抵抗層との接合強度が大きく向上し、該帯電部材
を被帯電体面に接触させて帯電処理を実行させても、実
際上、抵抗層のはがれトラブルがなく、十分に実用に耐
えるものとなることを知見して本発明を完成したもので
ある。

（実 施 例） （１）画像形成装置例 第１図は本発明に従う帯電部材もしくは帯電装置を用
いた画像形成装置の一例の概略構成を示している。

前述第２図のものと同様に、被帯電体としての回転感
光体１の周面が電圧の印加された帯電部材としての帯電
ローラ２により所定の極性・電位に接触帯電される。

帯電ローラ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、原稿画像のスリット露光など）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。或いは裏面にも像形
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。

（２）帯電ローラ２の構成 電極としての芯金2c; ステンレススチール等の金属棒材。

導電性弾性層2b; 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。

抵抗層2a; 体積抵抗値10⁶〜10¹²Ω・cm、厚さ１μｍ〜50μｍの
カーボンや金属酸化物を分散したＮ−メチルメトキシ化
ナイロン。

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（第２図）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のニップ方向、即ち第
１図・第２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生じ、反転現像では帯電されな
いところはトナーがつくので黒すじを生じるのを防止で
きる。

導電性弾性層としてのシリコン弾性層2bは抵抗層2aを
塗布する前にシランカップリング剤を塗布され、室温あ
るいは120℃程度の高温で乾燥される。その後、溶剤に
溶かされた抵抗層材料を塗布し、120℃程度の高温で乾
燥する。このようにすることでシリコン弾性層2bと抵抗
層2aとの接着強度が後述する実施例・比較例に示すよう
に大きく向上する。

使用するシランカップリング剤としては、アミノシラ
ン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシ
ラン、ビニルトリアセトキシシラン、ヘキサメチルジシ
ラザン、ビニルトリメトキシシラン、メチルトリクロロ
シラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシ
ラン、アミノプルピルトリメトキシシラン、アミノプル
ピルメチルジメトキシシラン、メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシ
シラン、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ア
ニリノプロピルトリメトキシシシラン、クロロプロピル
トリメトキシシラン、クロロプロピルメチルジメトキシ
シラン、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等
のアミノ基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、ク
ロル基等を持つものを用いることができる。

（３）実施例１ 導電性弾性層2bを、導電性カーボンを分散した硬度JI
S−A20度のシリコンゴムの中心に直径6mmのステンレス
軸2cの通してローラ外径が12mmとなるように成形した。

この導電性弾性層2bの抵抗値を、第３図のようにロー
ラ状の導電性弾性層2bの外周に幅1cmの金属箔201を巻き
付け、ローラ芯金2cと箔201の間に電源202により250Vを
かけ抵抗を測定したところ２×10⁵Ωであった。

次に、アミノシランを上記導電性弾性層2bの外周面に
塗布し、120℃で10分間乾燥した。その後、カーボンを
分散したＮ−メチルメトキシ化ナイロンを溶剤にとかし
導電性カーボンを分散した抵抗層用の液を該導電性弾性
層2bの外周面に塗布し、乾燥後膜厚を20μｍとして抵抗
層2aを形成することで、帯電ローラ２を作成した。

抵抗層はがれ試験 この帯電ローラ２の表面にかみそりで1cm四方に切れ
目を入れ、その上に粘着テープをはりつけ、該粘着テー
プを再びはがした際に切り目を入れた抵抗層2a部分がシ
リコンゴムの導電性弾性層2b面からはがれるかどうかを
調べた。

ローラ跡発生試験 帯電ローラ２を、32.5℃下で７日間、感光体１面に密
着放置した後、出力画像上に所謂ローラ跡が出るかどう
かを調べた。

ローラ硬度測定 ASKER−Ｃ法により測定した。

以上の・・の結果を夫々表−１に示した。

（４）実施例２ 実施例１でのアミノシランの代りに、メルカプトプロ
ピルトリメトキシシランを用い、他は同様にして帯電ロ
ーラ２を作成した。この帯電ローラ２についての抵抗層
はがれ試験、ローラ跡発生試験、硬度測定の結果を表−
１に示した。

（５）比較例１ 実施例１において導電性弾性層2bの外周面にシランカ
ップリング剤を塗布処理せずに抵抗層2aを塗布・乾燥し
て形成して帯電ローラ２を作成した。

（６）比較例２ 導電性カーボンを分散し、パラフィンオイル（可塑
剤）を入れて硬度をJIS−Ａ 20゜としたSBRゴムを用い
て、実施例１と同じ寸法・抵抗値の導電性弾性層2bを作
成した。

次にその外周面に実施例１と同様にカーボンを分散し
たＮ−メチルメトキシ化ナイロン液を直接に塗布し乾燥
して抵抗層2aを形成して、帯電ローラ２を作成した。

（７）比較例３ 導電性カーボンを分散し、パラフィンオイルを入れて
硬度をJIS−Ａ 20゜としたEPDMゴムを用いて、実施例
１と同じ寸法；抵抗値の導電性弾性層2bを作成した。

次にその外周面に実施例１と同様にカーボンを分散し
たＮ−メチルトキシ化ナイロン液を直接に塗布し乾燥し
て抵抗層2aを形成して、帯電ローラ２を作成した。

（８）比較例４ 比較例３において、導電性弾性層2bの材料としてパラ
フィンオイルの配合量を減らして硬度をJIS−Ａ 30゜
としたEPDMゴムを用い、他は比較例３と同様にして帯電
ローラ２を作成した。

以上の比較例１〜４の各帯電ローラについても実施例
１・２と同様に抵抗層はがれ試験、ローラ跡発生試験、
硬度測定を行ない、その結果を表−１に示した。

表−１によれば、導電性弾性層2bがシリコンゴムであ
る場合において、シランカップリング剤を使わない比較
例１に比べ、それを用いた実施例１・同２の場合は抵抗
層ははがれにくくなっている。該帯電ローラを第１図の
画像形成装置に実装して画像形成を実行させて耐久試験
を行なった。抵抗層2aのはがれトラブルがなく十分に実
用に耐えた。

また、導電性弾性層2bに、可塑剤としてのパラフィン
オイルを配合したSBRやEPDMを用いた比較例２・同３で
は抵抗層2bははがれにくいが、弾性層2b内部のオイルの
しみ出しによりローラ跡が出てしまう。

比較例４の様に導電性弾性層2bのオイル量を減らして
ゆくと、ローラ跡はなくなる。しかし今度はローラ硬度
が高くなり、感光体に均一に接触しなくなり、帯電不良
を生じてしまう。

（９）実施例３ 本発明は帯電部材がローラタイプである場合に限ら
ず、第４図のブレードタイプ、第５図の横長のブロック
タイプやパッドタイプなどの形態の場合でも有効であ
る。

第４図のブレードタイプの帯電部材（帯電ブレード）
２は、導電性弾性層としての厚さ3mmの導電性シリコン
ブレード2bの一方側の面に、電極としての導電層2cを金
属粉を多量に含んだ体積抵抗10⁴Ω・cm以下の樹脂を数1
0μｍの厚さで塗布することで形成し、他方側の面には
該面をシランカップリング剤で表面処理した後、Ｎ−メ
チルメトキシ化ナイロンを主体とする抵抗層材料液を塗
布することで１μｍ〜50μｍ厚の抵抗層2aを形成したも
のである。

この帯電ブレード２の基部側を金属製の支持部材2dに
対して導電層2c面を密着させて導電性接着剤等を介して
取付け支持させてあり、支持部材2dと導電層2cは電気的
に導通している。

そして帯電ブレード２の先端側を、その抵抗層2a面側
を被帯電体としての回転感光体１面にカウンタ方向に接
触させて帯電ブレード２を弾性に抗して適度にたわめた
形態にして配設することで、帯電ブレード２の先端側の
抵抗層2a面を帯電ブレードのたわみ反力で感光体１面に
圧接させてある。

電源３から、導電性支持部材2dと、電極としての導電
層2cを介して、帯電ブレード２にバイアス電圧が印加さ
れることで、感光体１面が帯電処理される。

抵抗層2aは、導電性弾性層としてのシリコンゴムブレ
ード2b面に該面をシランカップリング剤で表面処理をし
た後に形成したことで、はがれトラブルが防止される。

第５図例のブロックタイプ又はパッドタイプのもの
も、電極としての芯金2cに形成した導電性弾性層として
のシリコンゴム層2bに該層2b面をシランカップリング剤
で表面処理した後に抵抗層2aとしてのＮ−メチルメトキ
シ化ナイロンを塗布形成することで、抵抗層2cのはがれ
トラブルが防止される。

（発明の効果） 以上のように本発明に依れば、導電性弾性層をシリコ
ンゴムを主体とする層とし、抵抗層をＮ−メチルメトキ
シ化ナイロンを主体とする層とした帯電部材を用いる場
合の、該両層の接合強度の弱さの問題が解決されて、該
層構成の帯電部材の利点を十分に生かした、即ち該帯電
部材の低硬度性により被帯電体面との接触を各部均一化
して均一帯電性を確保することができる、ローラ跡の発
生現象がない、耐久性がある等の特長を有する実用的な
帯電部材もしくは帯電装置を得ることができるもので、
所期の目的がよく達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は接触式の帯電装置を用いた画像形成装置の一例
の概略構成図、 第２図は帯電ローラ部分の拡大横断面図。 第３図は導電性弾性層の抵抗値測定要領図。 第４図・第５図は夫々ブレードタイプ、或いはブロック
もしくはパッドタイプの帯電部材の横断面図。 １は被帯電体としての回転感光体、２は帯電部材として
の帯電ローラ又は帯電ブレード、或いは帯電ブロック部
材、2aは抵抗層、2bは導電性弾性層、2cは電極又は導電
層、３は電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒矢 順治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 中村 俊治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−66674（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−66676（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−205180（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−27036（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−149226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−250668（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 101

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電圧を印加した帯電部材を被帯電体面に接
   触させることで被帯電体面を帯電する帯電装置の帯電部
   材であり、 該帯電部材は被帯電体との接触面側から順に少なくと
   も、抵抗層、導電性弾性層、電極の層構成からなり、 前記導電性弾性層はシリコンゴムを主体とし、 前記抵抗層はＮ−メチルメトキシ化ナイロンを主体と
   し、 前記導電性弾性層の抵抗層と接触する面をシランカップ
   リング剤で表面処理した後、抵抗層を塗布し熱処理を行
   うことで導電性弾性層と抵抗層とが接合されている ことを特徴とする帯電部材。
2. 【請求項２】電圧を印加した帯電部材を被帯電体面に接
   触させることで被帯電体面を帯電する帯電装置であり、 該帯電部材は被帯電体との接触面側から順に少なくと
   も、抵抗層、導電性弾性層、電極の層構成からなり、 前記導電性弾性層はシリコンゴムを主体とし、 前記抵抗層はＮ−メチルメトキシ化ナイロンを主体と
   し、 前記導電性弾性層の抵抗層と接触する面をシランカップ
   リング剤で表面処理した後、抵抗層を塗布し熱処理を行
   うことで導電性弾性層と抵抗層とが接合されている ことを特徴とする帯電装置。