JP3024248B2 - 帯電ロール - Google Patents

帯電ロール

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JP3024248B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電子写真複写機等に
用いられる帯電ロールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真複写機は、感光ドラムの表面に
原稿像を静電潜像として形成し、これにトナーを付着さ
せてトナー像を形成し、このトナー像を複写紙に転写す
ることにより複写を行うものである。この場合、感光ド
ラム表面に対して静電潜像を形成させるには、あらかじ
め感光ドラム表面を帯電させ、その帯電部分に対して原
稿像を光学系を介して投射し、光の通つた部分の帯電を
消すことにより静電潜像をつくるということが行われて
いる。上記静電潜像の形成に先立つて感光ドラム表面を
帯電させる方式として、従来からコロナ放電方式または
接触帯電方式がある。上記コロナ帯電方式は、感光ドラ
ム表面に対してコロナ放電器からコロナ放電を施し帯電
処理するものである。この方式は、一般に5〜10kV
という高圧電源を使用するため、万全な安全策をとる必
要があるうえ、放電に伴い有害なオゾンを発生するとい
う難点がある。このため、最近では帯電ロールを感光ド
ラム表面に摺接させて感光ドラム表面を帯電させる接触
帯電方式が注目されている。
【0003】このような接触帯電方式を応用した電子写
真複写機は、図2に示すように構成され、つぎのように
して複写を行う。すなわち、軸1aを中心に矢印方向に
回転する感光ドラム1の外周面に、帯電ロール2を上記
感光ドラム1とは逆方向または順方向に回転させ、部分
的に弾性変形させながら摺接させる。この帯電ロール2
の摺接により感光ドラム1の外表面が帯電される。3は
露光機構部でここを介して原稿光像のスリツト露光8が
感光ドラム1表面に到達し、原稿像に対応した静電潜像
が感光ドラム1表面に形成される。4は現像装置であ
り、上記静電潜像に対してトナーを付着させトナー像を
形成する。6は給紙機構ロールであり、複写紙11を感
光ドラム1表面に対して供給し、転写装置5を介してト
ナー像を複写紙11上に転写する。7はトナー像が形成
された複写紙11を通過させて定着する定着ロールであ
る。このようにして、複写体(コピー)が得られる。な
お、感光ドラム1表面はクリーナー9により転写残像や
残存トナーを除去され、さらにイレーサーランプ10に
よつて全面光照射をうけ零電位化され、つぎの帯電に備
える。図において、12は電源である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記電子写真複写機に
用いられている帯電ロール2は、通常、図3に示すよう
に、金属シヤフト(芯金)21と、その外周面に形成さ
れた導電性弾性体層22と、さらにこの導電性弾性体層
22の外周面に形成された帯電層23によつて構成され
ている。ところが、このような帯電層23を備えた帯電
ロール2では、複写時において、交流電圧を帯電ロール
2に印加し感光ドラム1を所定の電圧に帯電させる際
に、上記交流電圧印加に起因する微振動が発生し、さら
にこの微振動により音が発生して使用者およびその周囲
の人間に不快感を与えるという問題が生じる。
【0005】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、使用時に生ずる不快音を抑制することのでき
る帯電ロールの提供をその目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の帯電ロールは、軸体と、この軸体の外周
に円周に沿つて形成された導電性弾性体層と、この導電
性弾性体層の外周面に形成された最外層となる帯電層と
を備えた帯電ロールであつて、上記帯電層が、高分子材
料からなるマトリツクス成分中に粒径7〜30μmの弾
性体粒子が分散された弾性体によつて形成されており、
しかも上記帯電層表面の粗度Rzが7〜30μmに形成
されているという構成をとる。
【0007】
【作用】すなわち、本発明者らは、使用時に発生する不
快音の低減を目的に一連の研究を重ねた。その研究の過
程で、騒音の発生原因である微振動について研究し、上
記微振動の発生原因についてさらに研究を重ねた。その
結果、上記微振動は、帯電ロールに印加する交流電圧に
起因し、この交流電圧の周期的な電圧の方向と大きさが
変化することによつて帯電ロールと感光ドラムの間に周
期的変化をともなう引力が発生し、それが原因で微振動
が生ずることを突き止めた。さらに、実験により音の周
波数は交流の周波数の2倍となることが確認された。そ
して、この電気エネルギーから微振動へ、つぎにこの微
振動から騒音へと変換がなされているのではないかと想
起し、騒音発生の根本原因である電気エネルギーを中心
にさらに研究を重ねた。その結果、帯電ロールの帯電能
力は低下させず、すなわち、感光ドラムに対する見掛け
の接触面積は同じで、実接触面積を小さくすれば、不快
音の発生を抑制できることを突き止めた。そして、上記
実接触面積を小さくする方法として、帯電ロールの帯電
層の形成材料として、特定の粒径の弾性体粒子を用い、
しかも帯電層の表面粗度を従来に比べて大きい特定の範
囲に設定すると、帯電ロールと感光ドラムの間に発生す
る周期的変化をともなう引力が小さくなり、微振動が抑
制され発生する騒音が低減されることを見出しこの発明
に到達した。
【0008】つぎに、この発明を詳細に説明する。
【0009】この発明の帯電ロールは、軸体と、その外
周に形成される導電性弾性体層と、さらにこの導電性弾
性体層の外周に形成される最外層となる帯電層とから構
成されている。
【0010】上記軸体としては、特に限定するものでは
なく、金属製の円柱体からなる芯金等が用いられ、上記
金属としては従来公知のものがあげられる。
【0011】上記軸体の外周に、円周に沿つて形成され
る導電性弾性体層の形成材料としては、ポリノルボーネ
ンゴム,エチレン−プロピレンゴム,クロロプレンゴ
ム,ニトリルゴム,シリコーンゴム等にカーボンブラツ
ク,金属粉等の導電材粒子を分散したゴム組成物があげ
られる。特に、低硬度時の強度,オイル滲み性および加
工性等の観点から、ポリノルボーネンゴム,エチレン−
プロピレンゴムおよびその混和物にカーボンブラツク
(ケツチエンブラツクEC)を配合したゴム組成物が好
ましい。
【0012】上記導電性弾性体層の外周面に形成される
最外層となる帯電層の形成材料としては、マトリツクス
成分である高分子材料と、特定の弾性体粒子と、導電性
粉末とが用いられる。
【0013】上記高分子材料としては、N−メトキシメ
チル化ナイロン樹脂,ウレタン樹脂等の合成樹脂があげ
られる。特に好ましい合成樹脂としては、N−メトキシ
メチル化ナイロンがあげられ、このN−メトキシメチル
化ナイロンは、6−ナイロンのアミド基をメトキシメチ
ル化することによつて得られるものであり、そのメトキ
シ化率を高くすることによつてアルコールに対する溶解
性が向上する。
【0014】上記特定の弾性体粒子としては、粒径7〜
30μmの弾性体粒子を用いる必要がある。上記弾性体
粒子としては、感光ドラム接触時にドラム表面を傷付け
ないよう、比較的軟らかいもの、例えば、ウレタン樹脂
粒子,ナイロン粒子,シリコンゴム粒子,エポキシ樹脂
粒子等があげられ、単独でもしくは併せて用いられる。
【0015】上記特定の弾性体粒子の含有割合は、高分
子材料100重量部(以下「部」と略す)に対して5〜
20部の割合に設定することが効果の点で好ましい。
【0016】上記導電性粉末としては、カーボンブラツ
ク,酸化錫等があげられる。
【0017】この発明の帯電ロールは、例えばつぎのよ
うに製造することができる。すなわち、まず円筒状成形
空間を有する成形型内に、金属製の軸体(芯金)を入
れ、成形型内に導電性弾性体層形成材料を充填し加硫を
行うことにより芯型の外周面に導電性弾性体層を形成す
る。ついで、導電性弾性体層の形成された芯金を成形型
から取り出す。一方、高分子材料と、特定の弾性体粒子
と、他の添加剤を配合し、この配合物をボールミル等を
用いて混合,攪拌し帯電層形成材料混合物を作製する。
そして、この混合物を、デイツプ法,ロールコート法,
スプレーコーテイング法等によつて上記導電性弾性体層
の形成された芯金表面に均一厚みに塗工して乾燥し、加
熱硬化することにより、図1に示すような2層構造の帯
電ロールを製造することができる。図において、15は
芯金、16は導電性弾性体層、17は帯電層である。
【0018】このようにして得られる帯電ロールは、そ
の最外層である帯電層表面の粗度Rzが7〜30μmに
形成される。すなわち、帯電層表面の表面粗度が7μm
未満では騒音発生の抑制効果が得られず、30μmを超
えると感光ドラムとの接触時の空隙が大きくなりすぎ充
分な帯電の付与がなされなくなるからである。上記のよ
うに帯電層表面が形成されるため、感光ドラムに対する
実接触面積が小さくなり(見掛けの接触面積は変わらな
い)、不快音の発生が抑制され、例えば、1000Hzの
音の周波数で3〜7dbの低減が可能となる。なお、粗度
Rzの測定には、東京精密社製の表面粗度計Surfc
om−550Aを用い、設定をつぎのようにした。すな
わち、ピツクアツプ:0.2、触針:0.8、カツトオ
フ:0.8、測定距離:4mm、測定スピード:0.3mm
/sec に設定した。
【0019】
【発明の効果】以上のように、この発明の帯電ロール
は、最外層である帯電層が、高分子材料であるマトリツ
クス成分中に特定の粒径の弾性体粒子を分散含有させた
弾性体で形成され、しかも形成された帯電層表面が、特
定範囲の粗度Rzを有するものである。このため、感光
ドラムに対する実接触面積が少なくなり、発生する騒音
を低減させることが可能となる。したがつて、例えば上
記帯電ロールを電子写真複写機に組み込んで使用した場
合、複写時に生ずる騒音が小さくなり使用者およびその
周囲の人間に不快感を与えることが抑制される。
【0020】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
【0021】
【実施例1〜5】導電性弾性体層形成材料として、下記
の原料を下記に示す割合で配合し、ボールミルにより混
合攪拌し導電性弾性体層形成材料混合物を準備した。 ポリノルボーネンゴム 100部 ケツチエンブラツク 30部 ナフテン系オイル 300部 そして、上記以外に常法にしたがつて、加硫剤,加硫促
進剤,助剤および添加剤を配合した。
【0022】また、帯電層形成材料として、後記の表1
に示す原料を同表に示す割合で配合し、ボールミルによ
り混合攪拌し帯電層形成材料混合物を準備した。そし
て、円筒状成形空間を有する金型内に、軸体である鉄製
の芯金を入れ、成形空間に上記導電性弾性体層形成材料
混合物を充填し金型加硫(加硫条件:温度150℃、時
間45分)を行い、芯金の外周に導電性弾性体層〔ゴム
硬度(JISA)21、電気抵抗1×104 Ω・cm2
を形成した。つぎに、導電性弾性体層の形成された芯金
を、上記帯電層形成材料混合物中に浸漬してコーテイン
グしたのち、引き上げて乾燥させ、ついで加熱処理して
帯電層を形成した。そして、図1に示すような帯電ロー
ルを作製した。また、得られた帯電ロール表面の粗度R
zを前記装置を用いて測定し、これを表1に併せて示し
た。
【0023】
【表1】
【0024】*1:N−メトキシメチル化ナイロン(帝
国化学社製,トレジンEF30T)を用いた。 *2:東レダウコーニング社製のトレフイルRを用い
た。 *3:大日本インキ社製のパンデツクスT502を用い
た。
【0025】
【比較例1〜3】帯電層形成材料として、後記の表2に
示す原料を同表に示す割合で配合した。それ以外は実施
例1と同様にして導電性弾性体層および帯電層の2層構
造からなる帯電ロールを作製した。また、得られた帯電
ロール表面の粗度Rzを測定し、これを表2に併せて示
した。
【0026】
【表2】
【0027】*1:N−メトキシメチル化ナイロン(帝
国化学社製,トレジンEF30T)を用いた。 *2:東レダウコーニング社製のトレフイルRを用い
た。 *3:大日本インキ社製のパンデツクスT502を用い
た。
【0028】以上のようにして得られた実施例品および
比較例品の帯電ロールを図2に示す電子写真複写機に組
み込んで複写を行つた。そして、複写の際に生じた騒音
のレベルを測定するとともに、複写紙の画質状態を測定
した。この結果を下記の表3に示した。
【0029】
【表3】
【0030】上記比較例2品は騒音レベルは低かつた
が、粗度が30μm以上で画質が悪かつた。このよう
に、上記表3の結果から、実施例品は騒音のレベルが低
く、しかも画質も良好である。このことから、実施例品
では不快音の発生が抑制され、優れた画質のものが得ら
れることがわかる。
【0031】また、得られた帯電ロール表面の粗度と発
生する騒音レベルとの関係を図4に示した。図4から、
粗度Rzが7μm未満では騒音レベルが高く、粗度が3
0μmでは感光ドラムの帯電が不充分なため、得られる
複写画像の画質が悪いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の帯電ロールの断面図である。
【図2】帯電ロールが組み込まれた電子複写機の構成図
である。
【図3】従来の帯電ロールの断面図である。
【図4】帯電層表面の粗度と騒音レベルおよび画質の関
係を示す粗度−騒音レベル(画質)の曲線図である。
【符号の説明】
15 芯金 16 導電性弾性体層 17 帯電層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−198467(JP,A) 特開 平2−18578(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/02 101 G03G 21/06 F16C 13/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸体と、この軸体の外周に円周に沿つて
    形成された導電性弾性体層と、この導電性弾性体層の外
    周面に形成された最外層となる帯電層とを備えた帯電ロ
    ールであつて、上記帯電層が、高分子材料からなるマト
    リツクス成分中に粒径7〜30μmの弾性体粒子が分散
    された弾性体によつて形成されており、しかも上記帯電
    層表面の粗度Rzが7〜30μmに形成されていること
    を特徴とする帯電ロール。
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