JP3179266B2

JP3179266B2 - 帯電部材

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Publication number: JP3179266B2
Application number: JP28628793A
Authority: JP
Inventors: 栄二船橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 2001-06-25
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JPH07121000A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真画像形成装置に
用いられる帯電部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、被帯電体である感光体に直接当接
させて帯電を行なう接触帯電装置が提案されている。

【０００３】例えば、帯電装置をローラー状にして感光
体上に接触従動させて帯電を行うものである。この方法
は従来用いられているコロナ帯電方式に比べて、印加電
圧が低いことやオゾンの発生量が極めて少ないことなど
の利点を有している。しかしながら、この帯電ローラー
は材料を芯金の上に弾性層／抵抗層／保護層（表層）の
順で重ね塗りした多層構成を有している。

【０００４】かかる構造においては、被帯電体との慴擦
により表層の磨耗が激しい。そして、該表層は強固に抵
抗層に密着している為容易に剥がすことが出来ず、それ
故、上記帯電ローラーの再生利用は困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】近年、資源の有効
利用の考えから地球資源を節約し廃棄物を削減していく
ことが求められている。それ故、資源の再生利用という
ことが重要な課題となっている。

【０００６】本発明の解決しようとする課題は電子写真
画像形成装置に用いられる帯電部材について帯電部材と
しての性能を十分満たし且つ再生利用を簡便に行え、更
に製造工程において低コストを実現する帯電部材を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決すべく、鋭意検討を重ねたところ、意外にも、最外層
にポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂及びポリオレフィ
ン樹脂からなる群より選ばれる結晶性樹脂を含有し、該
最外層に内接する層にスチレン−ブタジエン系エラスト
マー又はヒドリンゴムを含有する帯電部材であって、該
最外層を形成する結晶性樹脂の溶解度係数と該最外層に
内接する層を形成するエラストマー又はゴムの溶解度係
数の差が１．０（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2以上８（ｃａｌ／
ｃｃ）^1/2以下である場合には、該帯電部材の使用後
に、該最外層を容易に剥離でき、該帯電部材の再生利用
が容易に行ない得ることを見い出し、本発明を完成する
に至った。

【０００８】一方接触帯電における帯電メカニズムは、
接触部における電荷の注入と電極と被帯電体である感光
体との微小空隙における放電である。

【０００９】しかし電極と感光体との電位差が十分に大
きい場合は後者の要因が支配的となる。

【００１０】通常、帯電は振動電圧（直流電圧に交流電
圧を重畳印加）又は直流電圧を印加するため電極と感光
体との電位差は大きく保たれるので電荷の直接注入の影
響は無視できると考えられる。

【００１１】かかる帯電の過程において本発明者は、感
光体に電荷を与える為の帯電部材が一定の抵抗と最外層
表面の平滑性を備えることで均一な放電を行い、感光体
表面を所定の電位に帯電出来ることも同時に見い出し
た。

【００１２】つまり感光体表面に接触させ振動電圧（直
流電圧に交流電圧を重畳印加）又は直流電圧を印加する
ことにより感光体表面を帯電する帯電部材においては、
その構成は金属電極に導電性の弾性層を介して抵抗層を
設け更に最外層により被覆されていてもよく、又、金属
電極に中抵抗（１×１０³〜１×ｌ０¹⁰Ω）に調整され
た弾性層を介し最外層を設けていても良い。更には金属
電極と最外層の間には前記構成以外に帯電部材の全抵抗
が所定の範囲に収まるのであればいくつの層を設けても
構わない。

【００１３】また最外層中に導電性の材料を含んでもよ
い。

【００１４】

【００１５】ここで溶解度係数について説明する。

【００１６】液体はそれぞれ固有の凝集エネルギー；Ｃ
ＥＤ（ＣｏｈｅｓｉｖｅＥｎｅｒｇｙＤｅｎｓｉｔ
ｉｅｓ）を持っている。ＣＥＤは次式（１）によって表
すことができる。

【００１７】ＣＥＤ＝（ΔＨ−ＲＴ）／Ｖ（ｃａｌ／ｃｃ）（１）ここでΔＨは蒸発熱（ｃａｌ／ｍｏｌ）、Ｒはガス定数
（１．９２８ｃａｌ／ｍｏｌ）、Ｔは絶対温度（°
ｋ）、Ｖはモル容積（ｃｃ／ｍｏｌ）を表わす。つまり
この式（１）より明らかなようにＣＥＤとは内部に持っ
ているエネルギーであり分子間力に近い値を示すもので
ある。

【００１８】一方、凝集エネルギーが解かれれば溶解度
係数；ＳＰ（ＳｏｌｕｂｉｌｉｔｙＰａｒａｍｅｔｅ
ｒ）を次式（２）により求めることができる。

【００１９】ＳＰ＝σ＝（ＣＥＤ）^1/2 （ｃａｌ／ｃｃ）^1/2 （２）しかしながら固体の凝集エネルギー（ＣＥＤ）を求める
ためにはその昇華熱を求めなければならずその測定は非
常に困難である。そこで固体の場合は直接溶解度係数を
求めざるを得ない。かかる測定の方法としては以下のよ
うなものがある。

【００２０】つまり溶解度係数の解かっている幾つかの
溶媒に目的の固体を侵積させ、どの溶媒で膨潤するかを
観察する方法、あるいは目的の固体を溶媒に溶かした後
非溶媒を徐々に加え濁り初める点（濁点）を測定する方
法などである。

【００２１】一般に溶解度係数の似ているもの同士、す
なわち、溶解度係数の差１．０（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2未
満では互いに溶けやすく、又互いの接着力も強くなると
いうことが言われている。

【００２２】一方複合材料の再生を考えるとき、いかに
構成している各材料を分離するかが大きな問題となる。

【００２３】しかしながら、複合材料においては、再生
時の利益を考え、溶解度係数の差が１．０（ｃａｌ／ｃ
ｃ）以上のものを接着させればよいという訳ではない。
もし、無操作に、溶解度係数の差の大きい材料を用いれ
ば、再生時の分離は容易であるが、逆に剥れやすいた
め、使用に耐えないものとなってしまう。そこで、溶解
度係数の差が十分であり再生時において分離しやすく、
かつ使用時においては、分離せず使用に耐え得るもの
を、提供することは容易なことではない。

【００２４】しかし、本発明者は、帯電部材の最外層に
用いる樹脂を結晶性のものを用いることにより、前記の
相反する２つの課題を解決し、本発明を完成したのであ
る。つまり本発明は帯電部材に於て磨耗の最も激しい最
外層を構成する樹脂と該最外層に内接する層を構成する
樹脂の溶解度係数の差を１．０（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2以
上８（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2以下に設計することにより互
いの接着力を軽減させ再生時において簡単に分離しやす
くするものであり、加えて使用時に互いの接着力が弱す
ぎることのないよう最外層を構成する樹脂に結晶性の材
料を用いたのである。つまり、最外層に結晶性樹脂を用
いているため、加熱する（又は溶融状態から徐々に冷
却）ことにより体積収縮がおこり該最外層に内接する層
に密接させることを可能としたのである。

【００２５】更に詳しくは引張試験機を用い９０°剥離
法に於ける剥離強度が６００ｇ／５ｍｍ以下ならば所謂
イージーピールの範囲となり両者を簡単に分離できる。

【００２６】しかし剥離強度が１．０ｋｇ／５ｍｍ以上
になる場合は即ち両者の接着力が大きいことを示してお
り容易に分離することが困難となる。

【００２７】次に本発明の帯電部材に於けるその他の必
要特性について述べる。

【００２８】第１に硬度はＪＩＳ−Ｋ−６３０１にて定
める方法にて７０°以下が望ましい。

【００２９】硬度が７０°以上では感光体表面との間に
隙間を生じる場合があり帯電不良となりやすい。

【００３０】第２に抵抗は１０ｖ印加し１０秒後の抵抗
が１×１０³〜１×１０¹⁰Ωの範囲であり、好ましくは
１×１０⁵〜１×１０¹⁰Ωである。

【００３１】抵抗が１×１０³Ωより低い場合には、ピ
ンホールへの電流の集中（いわゆるリーク）が発生し易
く、抵抗が１×１０¹⁰Ωを越える場合は印加電圧が抵抗
体内で分配され（いわゆる電圧降下）感光体５の帯電性
が悪化する。

【００３２】これらの特性を満足しているならばその形
状はローラー状、ブレード状、ブロック状等いかなるも
のでも構わない。

【００３３】またこれらの特性を満足しているならば最
外層と芯金の間に幾つの層を設けても構わず、それぞれ
いかなる種の材料を用いても構わない。

【００３４】本発明の帯電部材の最外層を形成する樹脂
の例としては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂及び
ポリオレフィン樹脂からなる群より選ばれる結晶性樹脂
を挙げることができ、これらに所定量の導電性顔料（例
えば導電性カーボン、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、
黒鉛、アルミニウム、ニッケル等の粉体）を加えて用い
ることができる。

【００３５】一方本発明の帯電部材の最外層に内接する
層を形成する樹脂の例としては、スチレン−ブタジエン
系エラストマー又はヒドリンゴムを挙げることができ、
これらに所定量の導電性顔料（例えば導電性カーボン、
酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、黒鉛、アルミニウム、
ニッケル等の粉体）を加えて用いることができる。

【００３６】前記の最外層を形成する樹脂と、該最外層
に内接する層を形成する樹脂の組み合わせは、それらの
樹脂の溶解度係数が差が１．０（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2以
上８（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2以下であるならば、いずれで
もよい。

【００３７】図１に本発明の帯電部材の形状例を示し
た。（ａ）はローラー状帯電部材、（ｂ）はブレード状
帯電部材、（ｃ）はブロック状帯電部材である。１は芯
金、２は最外層、３は弾性層、４は電極、５は感光体で
ある。

【００３８】本発明の帯電部材は一次帯電用、転写帯電
用、除帯電用のいずれにも用いることが出来る。勿論同
時に用いても良い。

【００３９】図２に本発明の帯電部材を用いた転写式電
子写真装置の概略構成例を示した。図において、５は像
担持体としてのドラム型感光体であり軸５ａを中心に矢
印方向に所定の周速度で回転駆動される。該感光体５は
その回転過程で本発明の帯電手段６によりその周面に正
または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで露光部７
にて不図示の像露光手段により光像露光Ｌ（スリット露
光・レーザービーム走査露光など）を受ける。これによ
り感光体周面に露光像に対応した静電潜像が順次形成さ
れていく。

【００４０】その静電潜像はついで現像手段８でトナー
現像されそのトナー現像像が転写手段９により不図示の
給紙部から感光体５と転写手段９との間に感光体５の回
転と同期取り出されて給紙された転写材Ｐの面に順次転
写されていく。

【００４１】像転写を受けた転写材Ｐは感光体面から分
離されて像定着手段１２へ導入されて像定着を受けて複
写物（コピー）として機外へプリントアウトされる。

【００４２】像転写後の感光体５の表面はクリーニング
手段１０にて転写残りトナーの除去を受けて清浄面化さ
れ、更に前露光手段１１により除電処理されて繰り返し
て像形成に使用される。

【００４３】

【００４４】電子写真装置として、上述の感光体や現像
手段、クリーニング手段などの構成要素のうち、複数の
ものを装置ユニットとして一体に結合して構成し、この
ユニットを装置本体に対して着脱自在に構成しても良
い。例えば、感光体５とクリーニング手段１０とを一体
化してひとつの装置ユニットとし、装置本体のレールな
どの案内手段を用いて着脱自在の構成にしても良い。こ
のとき、上記の装置ユニットの方に帯電手段および／ま
たは現像手段を伴って構成しても良い。

【００４５】光像露光Ｌは、電子写真装置を複写機やプ
リンターとして使用する場合には、原稿からの反射光や
透過光、あるいは原稿を読取り信号化し、この信号に基
いてレーザビームを走査したり、ＬＥＤアレイを駆動し
たり、または液晶シャッターアレイを駆動することなど
により行われる。

【００４６】本発明の帯電部材を用いた電子写真画像形
成装置をファクシミリのプリンターとして使用する場合
には、光像露光Ｌは受信データをプリントするための露
光になる。図３はこの場合の１例をブロック図で示した
ものである。

【００４７】コントローラー２１は画像読取部２０とプ
リンター２９を制御する。コントローラー２１の全体は
ＣＰＵ２７により制御されている。画像読取部２０から
の読取データは、送信回路２３を通して相手局に送信さ
れる。相手局から受けたデータは受信回路２２を通して
プリンター２９に送られる。画像メモリ２６には所定の
画像データが記憶される。プリンタコントローラー２８
はプリンター２９を制御している。２４は電話である。

【００４８】回線２５から受信された画像情報（回線を
介して接続されたリモート端末からの画像情報）は、受
信回路２２で復調された後、ＣＰＵ２７で復号処理が行
われ、順次画像メモリ２６に格納される。そして、少な
くとも１ページの画像情報がメモリ２６に格納される
と、そのページの画像記録を行なう。ＣＰＵ２７は、メ
モリ２６より１ページの画像情報を読み出し、プリンタ
コントローラー２８に復号化された１ページの画像情報
を送出する。プリンタコントローラー２８は、ＣＰＵ２
７からの１ページの画像情報を受け取るとそのページの
画像情報記録を行なうべく、プリンター２９を制御す
る。

【００４９】尚、ＣＰＵ２７は、プリンター２９による
記録中に、次のページの受信を行なっている。

【００５０】以上の様にして、画像の受信と記録が行な
われる。

【００５１】本発明の帯電部材は、電子写真複写機に利
用するのみならず、レーザービームプリンター、ＣＴＲ
プリンター、ＬＥＤプリンター、液晶プリンター、レー
ザー製版などの電子写真応用分野にも広く用いることが
出来る。

【００５２】

【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【００５３】［実施例］（実施例１）芯金（φ６ｍｍ）の外周上に抵抗を備えた
弾性層として、スチレン−ブタジエン系エラストマー
（ＳＰ＝９．０（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2）に導電性カーボ
ンブラックを１５ｗｔ％した組成物を肉厚３ｍｍ（外
径；１２ｍｍ）となる様に射出成形機によりローラー状
に作製した。

【００５４】得られたローラーの外周に水溶性（溶媒；
水／アルコール１０ｗｔ％）ポリエステル樹脂（ＳＰ＝
１６．５（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2）に酸化錫２０ｗｔ％分
散した塗料を乾燥後の厚みが５０μｍとなる様コーティ
ングした。

【００５５】帯電部材の表面硬度（ＪＩＳ−Ａ）は６０
°、抵抗は２．０×１０⁹Ωであった。

【００５６】尚この帯電部材の最外層の剥離強度をテン
シロン（引張試験機）を用い９０°剥離法にて測定した
ところ３００ｇ／５ｍｍであった。

【００５７】得られた帯電部材をレーザービームプリン
ター（キャノン社製「レーザーショットＡ４０４」）に
用いられるカートリッジの一次帯電位置に取付けた。

【００５８】この時の感光体５との当接力は両者の間に
挟まれたアルミ箔（０．１ｍｍ）を引き抜く時の力をバ
ネ計りにより測定した結果１０ｇであった。

【００５９】この帯電部材に、直流電圧−５５０ｖ、交
流電圧１．８ｋｖ（ピーク間電圧）を周波数１５０Ｈｚ
にて重畳印加して標準環境（温度：２３℃湿度：５５
％）に於て初期及び３０００枚耐久後の画像、及びトナ
ーの融着を観察した。

【００６０】同時に耐久初期及び耐久後の感光体５の表
面電位も測定した。

【００６１】又高温−高湿環境下（３２．５℃、８５．
０％）でのピンホールドラム（感光体）に対するリーク
をテストした。

【００６２】次いで３０００枚の耐久をおえた帯電部材
の最外層を剥がし再度同じ最外層をコーティングし３０
００枚の耐久試験を標準環境（温度：２３℃湿度：５５
％）にて行った結果、全く問題はなかった。

【００６３】尚、使用した感光体５の表面層（電荷輸送
層）はポリカーボネート樹脂であった。結果を表１に示
す。

【００６４】以下の実施例も全て実施例１と同様の方法
にて測定した。結果は表１に記す。（実施例２）芯金（φ６ｍｍ）の外周上に抵抗を備えた
弾性層としてスチレン−イソプレン系エラストマーに導
電性カーボンブラックを２０ｗｔ％した組成物を肉厚３
ｍｍ（外径；１２ｍｍ）となる様に射出成形機によりロ
ーラー状に作製した。

【００６５】得られたローラーの外周にトルエンに溶解
したヒドリンゴム（ＳＰ＝８．９（ｃａｌ／ｃ
ｃ）^1/2）を乾燥後の厚みが２００μｍになる様コーテ
ィングした。更にその外周に水溶性（溶媒；水／アルコ
ール１０ｗｔ％）ポリエステル樹脂（ＳＰ＝１６．５
（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2）に酸化錫２０ｗｔ％を分散した
塗料を乾燥後の厚みが５０μｍとなる様コーティングし
た。

【００６６】帯電部材の表面硬度（ＪＩＳ−Ａ）は６１
°、抵抗は２．０×１０⁷Ωであった。

【００６７】尚この帯電部材の最外層の剥離強度は２０
０ｇ／５ｍｍであった。

【００６８】次いで３０００枚の耐久をおえた帯電部材
の最外層を剥がし再度同じ最外層をコーティングし３０
００枚の耐久試験を標準環境（温度：２３℃湿度：５５
％）にて行った結果、全く問題はなかった。

【００６９】（実施例３）芯金（φ６ｍｍ）の外周上に
抵抗を備えた弾性層としてスチレン−ブタジエン系エラ
ストマー（ＳＰ＝９．０（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2）に導電
性カーボンブラックを１５ｗｔ％した組成物を肉厚３ｍ
ｍ（外径；１２ｍｍ）となる様に射出成形機によりロー
ラー状に作製した。

【００７０】更にその外周にアルコール可溶性ナイロン
樹脂（ＳＰ＝１４．５（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2）に酸化チ
タン（表面酸化錫コート）２０ｗｔ％を分散した塗料を
乾燥後の厚みが５０μｍとなる様コーティングした。

【００７１】帯電部材の表面硬度（ＪＩＳ−Ａ）は６０
°、抵抗は４．０×１０⁸Ωであった。

【００７２】尚この帯電部材の最外層の剥離強度は５０
０ｇ／５ｍｍであった。

【００７３】次いで３０００枚の耐久をおえた帯電部材
の最外層を剥がし再度同じ最外層をコーティングし３０
００枚の耐久試験を標準環境（温度：２３℃湿度：５５
％）にて行った結果、全く問題はなかった。

【００７４】（実施例４）実施例１で用いた帯電部材を
小型複写機（キャノン社製「ファミリーコピアＦＣ−
１」）用カートリッジの一次帯電位置に取付けた。

【００７５】尚この時の感光体５との当接力は両者の間
に挟まれたアルミ箔（０．１ｍｍ）を引き抜く時の力を
バネ計りにより測定した結果１０ｇであった。

【００７６】この帯電部材に、直流電圧１４００ｖのみ
を印加し、以下実施例１同様の方法にて測定した。結果
は全く問題なかった。

【００７７】

【表１】［比較例］以下評価方法は全て実施例１と同様の方法に
て行った。結果は表２に示す。

【００７８】（比較例１）芯金（φ６ｍｍ）の外周上に
抵抗を備えた弾性層としてスチレン−ブタジエン系エラ
ストマー（ＳＰ＝９．０（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2）に導電
性カーボンブラックを１５ｗｔ％した組成物を肉厚３ｍ
ｍ（外径；１２ｍｍ）となる様に射出成形機によりロー
ラー状に作製した。

【００７９】更にその外周にトルエンに溶解したスチレ
ン−ブタジエン系エラストマー（ＳＰ＝９．０（ｃａｌ
／ｃｃ）^1/2）に酸化チタン（表面酸化錫コート）２０
ｗｔ％を分散した塗料を乾燥後の厚みが５０μｍとなる
様コーティングした。

【００８０】帯電部材の表面硬度（ＪＩＳ−Ａ）は６０
°、抵抗は８．０×１０⁷Ωであった。

【００８１】尚この帯電部材の最外層の剥離強度をテン
シロン（引張試験機）で測定したところ完全に融着し剥
がれなかった。

【００８２】（比較例２）芯金（φ６ｍｍ）の外周上に
抵抗を備えた弾性層としてスチレン−ブタジエン系エラ
ストマー（ＳＰ＝９．０（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2）に導電
性カーボンブラックを１５ｗｔ％した組成物を肉厚３ｍ
ｍ（外径；１２ｍｍ）となる様に射出成形機によりロー
ラー状に作製した。

【００８３】更にその外周にＭＥＫに溶解したポリウレ
タン樹脂（ＳＰ＝９．３（ｃａｌ／ｃｃ）^1/2）に酸化
チタン（表面酸化錫コート）２０ｗｔ％を分散した塗料
を乾燥後の厚みが５０μｍとなる様コーティングした。

【００８４】帯電部材の表面硬度（ＪＩＳ−Ａ）は６０
°、抵抗は８．０×１０⁷Ωであった。

【００８５】尚この帯電部材の最外層の剥離強度をテン
シロン（引張試験機）で測定したところ３ｋｇ／５ｍｍ
であり、剥離が非常に困難であった。また剥離後には、
最外層に内接していた層には所々に残存物が認められ、
剥離が十分ではなかった。

【００８６】

【表２】

【００８７】

【発明の効果】本発明による帯電部材は最外層を該最外
層に内接する層より簡単に剥離できるものである。従っ
て感光体との慴擦により傷ついた最外層を簡単に再生す
ることができ、同時に最外層以外の層は繰り返し利用で
きる為省資源に大きく貢献するものである。又再生利用
することによりそのコストを大幅に低減出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電部材の形状例である。ａはローラ
ー状帯電部材である。ｂはブレード状帯電部材である。
ｃはブロック状帯電部材である。

【図２】本発明の帯電部材を用いた電子写真画像形成装
置の概略構成図である。

【図３】電子写真画像形成装置をプリンターとして使用
したファクシミリのブロック図である。

【符号の説明】

１芯金２最外層３弾性層４電極５感光体６帯電手段７露光部８現像手段９転写手段１０クリーニング手段１１前露光手段１２像定着手段

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 101 G03G 15/08 501 G03G 15/16 103 G03G 21/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】最外層にポリエステル樹脂、ポリアミド
樹脂及びポリオレフィン樹脂からなる群より選ばれる結
晶性樹脂を含有し、該最外層に内接する層にスチレン−
ブタジエン系エラストマー又はヒドリンゴムを含有する
帯電部材であって、該最外層を形成する結晶性樹脂の溶
解度係数と該最外層に内接する層を形成するエラストマ
ー又はゴムの溶解度係数の差が１．０（ｃａｌ／ｃｃ）
^1/2以上８（ｃａｌ／ｃｃ） ^1/2 以下であることを特徴と
する帯電部材。
【請求項２】帯電部材の最外層が被帯電体に対向接触
し、振動電圧又は直流電圧を印加されることにより該被
帯電体を帯電する請求項１記載の帯電部材。
【請求項３】請求項１又は２記載の帯電部材を有する
ことを特徴とする電子写真画像形成装置。