JP3465317B2 - 帯電部材及び帯電装置 - Google Patents

帯電部材及び帯電装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンター等
において、電子写真や静電記録プロセスに用いられる感
光体等の被帯電体を帯電させる帯電部材及び帯電装置に
関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
複写機における電子写真プロセスでは、まず感光体の表
面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投
射して、光の当たった部分の帯電を消去することによっ
て潜像を形成し、更にトナーの付着、紙へのトナー像の
転写により、複写を行う方法がとられている。
【0003】この場合、最初の感光体を帯電させる操作
は、コロナ放電方式が一般的に採用されている。しかし
ながら、このコロナ放電方式は5〜10kVもの高電圧
印加が必要とされるため、機械の安全保守の観点から好
ましくないものである。また、コロナ放電中にオゾン、
NOx 等の有害物質が発生するため、環境上の問題もあ
る。
【0004】そこで、最近では、特開平1−20518
0、特開平1−211779公報のように、電圧を印加
した帯電部材を感光体等の被帯電体に接触させることに
より、被帯電体を帯電させる方法が提案されている。こ
のような接触方式によれば、コロナ放電方式に比べて低
い印加電圧で帯電を行うことができ、また、オゾンの発
生もごく少なく、上記コロナ放電方式の問題を解決し得
る可能性がある。
【0005】このような接触方式に使われる帯電部材と
しては、従来、カーボン等の導電性粒子を分散した導電
ゴムローラやこれらにナイロンもしくはポリウレタンを
被覆したローラがあった。
【0006】しかし、前者のような導電ゴムローラは、
その低抵抗性を保持するため、導電性粒子の量を多くす
る必要があり、このためゴム硬度が上昇して被帯電体表
面を傷つけてしまう恐れがある。更に、ゴム中に配合さ
れた薬品類が表皮層に移行し、感光体を汚染して帯電性
能を劣化させてしまう恐れもある。
【0007】また、後者のようなナイロン等を被覆した
ローラは、感光体の汚染は防止できるものの、環境によ
る抵抗の変化が大きく、例えば低温、低湿下では均一に
帯電できないため、反転現像で黒ポチやカブリが発生す
る場合がある。更に、このような表皮層の抵抗を導電性
粒子の添加でコントロールする場合には、添加量によ
り、抵抗値が大きく変化すため、製造上所望の抵抗値が
得られにくく、帯電性能のばらつきが生じ易いという問
題もある。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、帯電特性、帯電環境安定性に優れ、更に製造上帯電
性能のばらつき及び像担持体への融着のない帯電部材及
び該帯電部材を用いた帯電装置を提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
目的を達成するため鋭意検討を行った結果、次の知見を
得たものである。即ち、被帯電体に当接させ、電圧を印
加することにより、被帯電体を帯電させる帯電部材にお
いて、その帯電部材の被帯電体との当接部表面、例えば
導電性ゴムローラの表面を被覆する表面層を樹脂成分の
50重量%以上が共重合ナイロンである樹脂層で形成
し、かつ上記共重合ナイロンとしてナイロン12成分を
15〜60重量%含有するものを用いることにより、環
境による抵抗変化が少なく、帯電環境安定性に優れた帯
電部材を得ることができる。更に、導電性粒子の添加に
より表面抵抗を調節する場合には添加量に応じて比較的
緩徐に抵抗値が変化し、このため所望の抵抗値に確実に
調節することができ、しかも、この帯電部材を用いた画
像形成装置において、トナー融着等の発生のない高品質
な画像が得られる。
【0010】以下に、本発明につき更に詳しく説明する
と、上述のように被帯電体との当接部表面をナイロン皮
膜で形成すると被帯電体の耐汚染性に対し、かなりの効
果があるが、よく用いられるN−メトキシメチル化ナイ
ロンは、溶液での粘度が経時で上昇する上、皮膜も架橋
等により抵抗が上昇する。これに対し、共重合ナイロン
は溶液粘度が安定な上、架橋などが起こらないため、皮
膜の抵抗が安定している。しかしながら、一般のアルコ
−ル可溶性共重合ナイロンを表皮層に用いた帯電ロ−ラ
を例えば、図3に示す画像形成装置に用いた場合、クリ
−ニングブレード12をすりぬけたトナーが像担持体6
に接触している帯電ローラ5によって像担持体6に押し
つけられて像担持体面に融着するという現象が発生しや
すい。
【0011】このトナー融着現象は、上述の発生機構よ
り帯電部材表皮層の硬度が高いほど発生しやすい傾向に
ある。一方、共重合ナイロンにおいては融点の低下と共
に曲げ弾性率が低下し、それと共に硬度も低くなる。融
点を低下させる方法としては、一般的にナイロン12成
分を共重合成分とすることが有効であり、種々の共重合
ナイロンについて検討した結果、ナイロン12を15〜
60重量%含有した場合にトナー融着が発生せず、本発
明に到ったものである。
【0012】ここで、上記帯電部材の表皮層を形成する
共重合ナイロンとしては、6/66/12、6/610
/12、6/612/12、6/66/610/12、
6/66/11/12、6/69/610/12、6/
66/69/12、6/66/612/12、6/61
0/11/12等の共重合ナイロンが用いられる。これ
らの中で、ナイロン12成分の組成は、上記のように1
5〜60重量%であるものが用いられ、より好ましくは
20〜50重量%である。
【0013】上記共重合ナイロンは、帯電部材の当接部
(表皮層)に単独で含有されても2種以上が含有されて
いても差し支えなく、また、共重合ナイロンと他の樹脂
とを混合してもよい。この場合、共重合ナイロン以外の
樹脂含有量は、通常50重量%未満、特に5〜30重量
%であることが好ましい。なお、共重合ナイロン以外の
樹脂としては、例えば、ポリエステル、フェノール樹
脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、尿素樹脂、アクリル
樹脂などを挙げることができる。また、共重合ナイロン
の融点としては120℃以下がよく、特に70〜120
℃であることが好ましく、更に90〜110℃であるこ
とがより好ましい。
【0014】ここで、帯電部材の当接部(表皮層)は、
その体積抵抗率を106 〜1013Ωcm、特に107
1011Ωcmとすることが好ましく、106 Ωcmより
小さいと電圧印加により帯電部材が破壊する場合があ
り、一方1013Ωcmより大きいと帯電性が低下する場
合がある。この体積抵効率の調節は、この当接部を構成
する上記共重合ナイロンを含む材料中に導電性粒子を添
加することにより行うことができ、導電性粒子として
は、カーボンブラック、酸化スズ粒子、酸化チタン等の
金属酸化物粒子を用いることができるが、特に、カーボ
ンブラックが好ましく使用される。更に、カーボンブラ
ックと金属酸化物の併用も可能である。この場合、本発
明帯電部材の当接部を形成する材料は、これらの導電性
粒子の添加により、その添加量に応じて比較的緩徐に抵
抗値が変化し、このため当接部を所望の抵抗値に容易か
つ確実に調節することができる。
【0015】なお、帯電部材の当接部(表皮層)を形成
する樹脂層の厚さは1〜200μm、特に5〜50μm
とすることが好ましい。これらの表皮層を基体上に形成
する方法としては、本発明のナイロン及び導電性粉体を
溶解、分散した塗料中に基体を浸漬し、引き上げること
により塗工形成してもよく、また、上記塗装材料を溶融
し、チューブ状とした中に基体を挿入し、密着形成して
もよい。また、この塗工方法は本発明のようなローラ以
外にもスプレー等に用いることも可能である。
【0016】本発明の帯電部材は通常、図1及び図2に
示すように適度な導電性を有する材質からなる基体(図
1では基体2)上に上記共重合ナイロンを含む表皮層を
接合した構成とされるが、基体は2層以上の多層構成と
なっていてもよく、また上記共重合ナイロンを含む層の
みから帯電部材を構成することもできる。なお、基体の
材質としては、金属、ウレタン、天然ゴム、ブチルゴ
ム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエ
ンゴム、シリコーン、スチレン−ブタジエンゴム、エチ
レン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム等が挙げら
れ、適宜、カーボンブラック等の導電性付与剤が添加さ
れる。また、本発明帯電部材の形状は図1及び図2に示
したようにロール状に限定されるものではなく、プレー
ト状、四角ブロック状、球状、ブラシ状等の種々の形状
とすることができるが、通常はロール状またはブラシ状
とすることが好ましい。更に、本発明帯電部材を用いた
帯電装置も図3に限定されるものではなく、適宜変更す
ることができる。
【0017】
【実施例】図3は本発明の帯電装置を使用した画像形成
装置の概略図である。 (1)画像形成装置の構成 6はドラム型の電子写真感光体としての像担持体であ
り、矢印a方向に100mm/secで回転する。5は
帯電部材としての本発明の帯電ローラ5であり、一定直
流電圧または必要に応じて直流電圧に交流電圧を重畳し
た高電圧を印加し、感光体を均一に帯電させる。この感
光ドラム上に半導体レーザーによる走査露光またはLE
D、ハロゲンランプ等による露光7を行うことにより、
静電潜像が形成される。その潜像が現像装置8によって
トナー像として可視化され、その後転写ローラまたは転
写極5により、紙等の転写材10に転写され、定着部1
3を通ってプリントとして排出される。
【0018】(2)帯電ローラの構成 本実施例の帯電ローラは図1及び図2に断面図を示した
ように鉄、SUS等の芯金1のまわりに2層または3層
を順次形成した多層構造のものである。図1における層
2はウレタンゴム、ウレタンフォームまたはエチレン−
プロピレンゴムに導電性カーボンを分散することによっ
て導電化(〜107 Ω)した導電性弾性層である。図2
における層2はブタジエンゴム又はイソプレンゴムに導
電性カーボンを分散することによって導電化(103
Ω)した導電性弾性層である。層3は抵抗層であり、ウ
レタンゴムに導電性カーボンを分散させて抵抗値制御し
たものである。図1における層2、図2における層3の
上に本発明の表皮層(層4)がコーティング層として設
けられている。
【0019】(実施例1)メタノールを溶媒として溶解
させた6/66/610/12ナイロン(組成30/1
0/30/30、融点95℃)中にカーボンブラックP
rintex95(デグサ社製)を15phr添加し、
レッドデビルで混合して分散液を得た。この分散液中に
抵抗107 Ωのポリウレタンローラを浸漬し、乾燥する
ことにより、ポリウレタン上に約50μmの表皮層を形
成して図1に示すようなローラ状の帯電部材を作成し
た。
【0020】この帯電部材の表皮層の体積抵抗率を測定
すると共に、帯電性能を評価した。結果を表1に示す。
【表1】 なお、この場合、抵抗率の測定及び帯電性能試験は、温
度23℃、湿度55%の場合(上段)及び温度15℃、
湿度10%の場合(下段)において行い、抵抗率の測定
はアルミニウムシート上に上記と同様の表皮層を形成し
て行い、また、帯電性能試験は、図3において帯電部材
として上記ローラを用い、帯電部材、感光体両者を回転
させながら、両者間に−0.75kVの直流に1.5k
Vの交流を重畳した電圧を印加して、現像の位置での感
光体の帯電電位を測定することにより行った。また、ト
ナー融着に関しては、図3の画像形成装置を用い、高温
高湿(温度33℃、湿度85%)環境下において連続画
像出しテストを行い、5000プリント後の画像、感光
体の表面状態を観察し、評価した。
【0021】(実施例2)実施例1において、共重合ナ
イロンを6/66/11/12ナイロン(組成30/2
0/20/30、融点93℃)とした以外は同様に帯電
ローラを作成し、同様の評価を行った。
【0022】(実施例3)実施例1において、分液中に
ディップするローラとしてイソプレンゴムからなる導電
性弾性層上にウレタンゴムからなる抵抗層を設けたもの
を用いた以外は同様にして図2に示すような約10μm
の表皮層を有するローラを作成し、同様の評価を行っ
た。
【0023】(実施例4)実施例1においてカーボンブ
ラックとして2400B(三菱化成製)20phrを添
加した以外は同様にローラを作成し、同様の評価を行っ
た。
【0024】(比較例1)メタノールを溶媒として溶解
させたN−メトキシメチル化ナイロン6中に実施例1で
使用したポリウレタンロールをディップし、乾燥するこ
とにより、ポリウレタン上に約50μmの表皮層を形成
して図1に示すようなローラ状の帯電部材を作成した。
実施例1と同様の評価を行った。
【0025】(比較例2)実施例1で用いた表皮層形成
前のポリウレタンロールをそのまま帯電部材として使用
し、実施例1と同様の評価を行った。
【0026】(比較例3)実施例1において共重合ナイ
ロンとして6/66/610共重合ナイロン(融点14
0℃)を用いた以外は同様にローラを作成し、同様の評
価を行った。
【0027】(比較例4)実施例1において、6/66
/610/12共重合ナイロンの組成を45/25/2
5/5(融点140℃)とした以外は同様にローラを作
成し、同様の評価を行った。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の帯電部材
によれば、ゴムローラの感光体への汚染、反転現像での
黒ポチやカブリの発生及びトナー融着の発生等の欠点を
大幅に改善し、帯電特性、性能安定性に優れた帯電装置
を提供する。従って、本発明の帯電部材及び帯電装置は
複写機、プリンター等の電子写真や静電プロセスに幅広
く用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の帯電ローラの一例を示す概略断面図で
ある。
【図2】本発明の帯電ローラの一例を示す概略断面図で
ある。
【図3】本発明の帯電装置を使用した画像形成装置の一
例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 芯金 2 導電性弾性体 3 抵抗層 4 表皮層 5 帯電ローラ 6 像担持体 7 露光 8 現像装置 9 転写極 10 転写材 11 クリーニング部材 12 クリーニングブレード 13 定着部
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被帯電体に当接させ、被帯電体との間に
    電圧を印加することにより、被帯電体を帯電させる帯電
    部材において、その帯電部材の最表面が、樹脂成分の5
    0重量%以上が共重合ナイロンである樹脂層で形成さ
    れ、かつ上記共重合ナイロンがナイロン12成分を15
    〜60重量%含有するものであることを特徴とする帯電
    部材。
  2. 【請求項2】 上記樹脂層の融点が120℃以下である
    ことを特徴とする請求項1記載の帯電部材。
  3. 【請求項3】 上記樹脂層が導電性粉体を含有すること
    を特徴とする請求項2記載の帯電部材。
  4. 【請求項4】 被帯電体に当接し、該被帯電体を帯電さ
    せる帯電部材と、被帯電体と帯電部材との間に電圧を印
    加する電圧印加手段を具備してなる帯電装置において、
    帯電部材の被帯電体との当接表面が、樹脂成分の50重
    量%以上が共重合ナイロンである樹脂層で形成され、か
    つ上記共重合ナイロンがナイロン12成分を15〜60
    重量%含有するものであることを特徴とする帯電装置。
  5. 【請求項5】 上記樹脂層の融点が120℃以下である
    ことを特徴とする請求項4記載の帯電装置。
  6. 【請求項6】 上記樹脂層が導電性粉体を含有すること
    を特徴とする請求項5記載の帯電装置。
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