JP3527910B2 - 帯電ローラ式電子写真複写装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は帯電ローラー式電子
写真複写装置に関し、特にその帯電ローラーに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されるトナーを用いて複写・印
刷する電子写真複写装置においては、先ず複写作業工程
は感光体（一般にドラム状をなす）を帯電させる動作か
ら開始されるが、その帯電動作を空中放電によって行う
場合はオゾンの発生が避けられず、環境汚染の観点より
問題となっていた。その解決策の一つとして、感光体に
帯電ローラーを接して電荷を授受し帯電させる帯電ロー
ラー方式が開発された。

【０００３】感光体の帯電を帯電ローラーを用いて行う
方式においては、帯電させた円筒状帯電部材に感光体を
接触させて電荷を移動させ感光体を帯電せしめるため、
オゾン発生が抑制されるというものである。

【０００４】この従来用いられた帯電用部材を円筒状と
して構成せしめる帯電ローラーでは、該帯電部材の典型
的な適用状態としてフィルム状適用方式とブラシ状適用
方式の２種類があり、フィルム状として適用される場合
の実施形態は、半導電性合成樹脂フィルムを導電性ゴム
層を介してアルミ管（芯体）に捲回・装着されて用いら
れ（以下、フィルムロールと呼ぶ）、一方ブラシ状とし
て適用される場合の実施形態は、半導電性合成繊維のス
テープルファイバーを静電植毛技術（所謂フロッキィー
加工法）にてアルミ管芯体外周に均等に電着させて（以
下、ブラシロールと呼ぶ）用いられる。

【０００５】しかしながら、フィルムロール並びにブラ
シロール方式においても、共に次のような問題点があり
充分満足する結果を提供できなかったのである。即ち、
フィルムロール方式においては、複写面積（特に横幅）
の増大に伴い感光体とフィルムロールの接圧の均等性維
持が困難となり帯電斑が生じ易いこと、又構造上硬質の
フィルムが感光体に回転接触する機構のために、感光体
を摩耗し易く且つ、損傷し易いため、かかる問題点を回
避するべくできる限り接触面積を減ずるように配慮し、
線接触状態で接触する構造に設計されているが、反面こ
の対策が裏目に出て接触幅の低下が帯電効率を低下さ
せ、コロナ放電的帯電状態を惹起させるため、目的とす
るオゾン発生を抑制する効果をも減じ、更により高電圧
印加時には該ロール自体の表面劣化の危険も増し、その
ため（接触幅の）妥協点を探って設計せざるを得ず、不
十分な機能の、画質欠陥が発生し易い装置しか製作でき
ない難点があった。

【０００６】一方、ブラシロール方式においても、ブラ
シを形成する繊維の最適曲げ硬さ、太さの選定と、最適
にして均等な植毛長及び植毛密度の均等性の確保という
点で、何れの必要条件も最適状態に整えた物の製作する
ことは実施し難く、このような帯電装置を備えた装置で
最適の帯電条件を見いだし設定して操作する事は困難で
あった。又植毛繊維の曲げ硬さが高すぎたり、回転速度
が 早かったりすると、感光体を傷つけ易いこと、植毛
繊維の脱落発生が完全に防止できないこと、極めて均質
な植毛密度の確保が困難なことなど装置寿命面並びに均
質帯電維持面での問題もあった。更に、前記繊維の断面
での接触においては、その繊維の電気抵抗は体積抵抗値
によって決められるが、体積抵抗値の下での接触帯電で
は、抵抗の安定性での点で劣る。つまり、環境の変化と
か、経時変化によって抵抗特性が変り易いとういうこと
である。これは繊維中に分散されている導電粉体、例え
ばカーボンブラックの場合、繊維表面よりも内部で移動
し、分散状態が変わるためではないかと考えられる。ま
た前記の２つの方式とともに感光体面のピンホール欠点
による画像欠陥が発生しやすい。従って無欠点の感光体
を使うということでの厳重管理も必要である。

【０００７】前記の公知の２つの帯電手段における欠陥
を改善するための新規な手段として、本発明の発明者ら
は先に接触帯電用ポリアミドエラストマーを用いる方法
を開発し特許出願し、既に特開平９−２３０６７３号公
報で公開された。該発明において開示される技術は、帯
電ロール用素材としてポリアミドエラストマーを選定
し、これに導電剤、好ましくはカーボンブラックを分散
混練し、該エラストマーに１０³ 〜１０¹²Ω・ｃｍの体
積抵抗値を付与せしめ、このシートを所定サイズにカッ
トし、その断面を感光体表面に接して感光体を帯電させ
るというものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記公開公報で開示さ
れる発明に基づく電子写真複写装置は、従来公知の帯電
ローラー式電子写真複写装置に比し、それら装置の持つ
多くの欠陥を解消する優れたものであり既に実用化も試
みられているが、実用化テストの段階でのロングランテ
ストにおいて耐久性面で更に解決すべき点が発見され、
その解決が必須であることが判明した。

【０００９】即ち、５，０００枚複写時点で実用上は殆
ど問題ないが、複写印刷された画像に微かな筋状の濃度
斑が見られるようになり、更に１０，０００枚目になる
とシートの接触部周囲で僅かではあるが、感光体上のト
ナーの付着が見受けられ始め、該シートの先端部が削ら
れたような状態になり始めることである。この現象は、
薄いシートの断面での線接触による帯電であるため、電
圧を印加する度に、電荷の全てが先端に集中することよ
り先端部におけるカーボンブラックの分散状態が変わ
り、体積抵抗値に変動が生じたということと、マトリッ
クスとなっている樹脂自体が劣化し始めたために発現す
るのではないかと考えられる。

【００１０】そこで、本発明の発明者らはこの問題解決
のために、特開平９−２３０６７３号公報にて公開され
る技術を基に解決策の検討を始め、次の手段により問題
解決が可能なことを見出し本発明に至ったのである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】即ち、課題を解決するた
めの方法としては、本発明の請求項に規定される通り
帯電ローラー式電子写真複写装置において、該帯電ロー
ラーに１０^６〜１０^９Ω／□の表面抵抗値を有するショ
アＡ硬度４５以上、ショアＤ硬度６０以下のナイロン１
２セグメントとポリアルキレングリコールよりなるセグ
メントを主成分として構成されるポリエーテルブロック
アミドエラストマーのエンドレス管状フィルムが懸架さ
れてなり、且つ複写時における感光体との接触幅が１．
５〜７ｍｍの面接触となるように設けられてなる帯電ロ
ーラー式電子写真複写装置となすことにより、長時間安
定して優れた画質で複写できる装置を得ることができる
ようになった。

【００１２】 更に、請求項２，３においては、請求
項１に規定する帯電ローラー式電子写真複写装置におい
て、特に好ましい実施態様の具体例を開示・提供した。
即ち、 （１）請求項２については、請求項１に規定する帯電ロ
ーラー式電子写真複写装置における帯電ローラーの構成
を、ポリアミドエラストマーのエンドレス管状フィルム
を金属芯体ローラーに導電性発泡体を捲着した導電性ロ
ーラーに懸吊させて構成せしめるよう規定した。 （２）請求項３については、請求項１又は２に記載の帯
電ローラーが５〜３０重量％のカーボンブラックを含有
しているポリアミドエラストマーのエンドレス管状フィ
ルムより構成されることを規定した。

【００１３】即ち、本発明は、従来の帯電ローラー式電
子写真複写装置機構上の問題点である、感光ドラムにオ
ゾン発生を伴わずにチャージ付与するために、硬質の帯
電ロールを線接触状態で感光ドラムに押し当て、電荷の
移行・受渡しを行う機構のために生じる、感光ドラム表
面の摩耗損傷、帯電ロールの半導電シートの端部（繋
目）における電荷密度不均等・集中、ドラム−ロール接
触部の接圧不均等に基づくチャージ斑の発生などのトラ
ブルを解消するために、帯電ロールを軟質の曲げ弾性率
の低くく圧縮弾性を有するエンドレス管状フィルムで構
成させ、感光ドラムとの接触を該帯電ロールを構成する
エンドレス管状フィルムのチャージによる静電吸引力を
活用し、感光ドラムと面接触状態で低接圧で接触させる
機構の装置を開発し課題となっていた全て問題点を解決
したのである。更に本発明は、以上の機能を満たす帯電
ロール構成用エンドレス管状フィルム構成材料として、
ポリアミドエラストマーを選択することにより上記の機
械的要求機能を満足することは勿論、帯電ロール素材に
要求される電気的性能も最高水準で満足でき、高性能で
安定性高く耐久性優秀な帯電ローラー式電子写真複写装
置を提供することに成功したのである。

【００１４】具体的には、従来の帯電ローラー式電子写
真複写装置の構造は、図５の概略側断面図で示される構
造からなっている。即ち、感光ドラム２１と該感光ドラ
ムに電荷を受渡し帯電させる（＋にチャージ）ための帯
電ロール２２が、図示する配置で感光ドラム２１の表面
に１ｍｍ程度の接触幅で接するように設置されている。
帯電ロール２２は、芯材としてアルミニウム管を用い、
その周囲に導電性ゴムを捲着し、更に該ゴムシートの周
囲にフッソ樹脂等の絶縁薄層を捲着している。帯電ロー
ル２２は、芯材のアルミニウム管から引き出されたリー
ド線で可変電流電源２３と電圧計２４を介して接続さ
れ、必要電圧を供給され帯電させられ、帯電ロールと感
光ドラムの接触面を介して電荷の移行を行い、感光ドラ
ム表面に電荷を供給して帯電している。

【００１５】次いで、複写しようとする原稿を露光器２
５で露光させ、感光ドラム２１上に複写すべき画像を結
ばせ静電潜像を形成させ、現像器２６から該静電潜像に
トナーを供給し、トナー顕像に変え、対峠する転写ドラ
ム２７により供給されてくる用紙２８に転写し、複写紙
２９を得る。複写終了後、残存する帯電の全てを除電器
３０により除電し、更にトナークリーナー３１により残
存するトナーも除去しクリーニングして複写工程を完結
する。以上がサイクルであり、再び帯電から出発して複
写工程が繰り返される。

【００１６】本発明は、この従来の基本構造の帯電ロー
ラー式電子写真複写装置における、装置欠陥を解消する
ため、請求項に規定した通りの手段を講じ、次のような
従来なし得なかった機能を付与するものである。 極めて sensitive で損傷を受け易く、且つ高精度を
必要とする感光ドラムの損傷を防止し、高効率で電荷の
移行・受渡しを実施可能とするため、帯電ロールの表層
帯電体を構成する半導電性ポリマーを、従来の高硬度の
合成樹脂膜より、圧縮弾性性能に富み、より柔軟・軟質
のポリアミドエラストマー（ポリエーテルブロックアミ
ドエラストマー）のエンドレス管状フィルムに変更し、
電荷の移行・受渡しの高効率化と感光ドラムの損傷防止
・寿命増大を図った。

【００１７】帯電ローラーをエンドレス管状フィルム
で構成せしめ、帯電ロール表層構成シートに切断面の存
在を排除し、高電圧印加により電荷の全てがシート切断
面先端に集中し、先端部におけるカーボンブラックの分
散状態が変わり体積抵抗値の変動発生の可能性と、マト
リックスとなっている樹脂自体の劣化進行の可能性を排
除し、帯電ロールの長期の安定した性能維持に成功し
た。 帯電ローラーを圧縮弾性性能に富み、より柔軟・軟質
のポリアミドエラストマーエンドレス管状フィルムで構
成せしめたことにより、帯電ローラーに高電圧印加時、
その荷電に基づく静電吸引力により、帯電用エンドレス
管状フィルムが、感光ドラムに所定幅に（接触幅が１．
５〜７ｍｍの面接触となるよう）吸引密着し、感光ドラ
ムへ電荷の高効率の移行・受渡しを行い得ることを可能
ならしめた。

【００１８】帯電ロールへのポリアミドエラストマー
（ポリエーテルブロックアミドエラストマー）のエンド
レス管状フィルムの適用は、それ自体では帯電ロールか
ら感光ドラムへの電荷の移行・受渡しに必要な表面抵抗
値を満足していないので、該ポリアミドエラストマーに
カーボンブラックなどの導電剤を添加・混練することに
より、最適表面抵抗値（１０³ 〜１０¹³Ω／□）など必
須の電気的性能を、任意且つ容易に付与し、長期に渡り
安定した性能を維持できる高性能の帯電ロールの作製を
可能ならしめた。

【００１９】以上の装置構成上、特に重要な、帯電ロー
ルに所定の表面抵抗値を与えることの意義について説明
を加えると、帯電ローラー式電子写真複写装置におい
て、表面抵抗値は、感光ドラムに電荷を高効率・迅速・
正確に移行・受渡しし、安定した高画質の複写を行うた
めに必須の要求機能であり、具体的な好適な値として
は、表面抵抗値は１０³ 〜１０¹³Ω／□の範囲にあるこ
とが必要である。これは、表面抵抗値が１０³ Ω／□よ
り低いと、帯電密度が小さくなって複写画像（特にベタ
部分）の濃度が淡くなる傾向にあるからであり、この原
因は、印加された電荷が表面抵抗値が低いと電流となり
流れ消失し易くなるからであると考えられる。又反面表
面抵抗値が１０¹³ Ω／□より高いと、帯電効率が低下
し、エンドレス管状フィルムの表面が加熱状態となり、
更には表面からコロナ放電することにもなるからであ
る。これらの現象傾向は、印加電圧がすべて感光体の帯
電に消費されず、除々に帯電されるようになるためと考
えられる。

【００２０】前記エンドレス管状フィルムの大きさ（管
径、厚さ、幅）においてまず管径と幅については、導電
性ロール基体の大きさと装着の仕方、つまり該ロール基
体に篏入して、しっかりと固定した状態で使うか、叉は
本発明で好ましい形態として示す該ロール基体に懸吊し
た状態で使うかによって異なる。一方厚さについては、
より安定した表面抵抗でもって効率的な帯電を行うため
には、厚い方よりも薄い方が好ましいが、それ自身の強
度に基づく耐久性、該ロール基体への装着性、走行安定
性、更には装着の仕方も考慮しバランスのとれた設定で
行うことが好ましい。このような点からその厚さを例示
すると、帯電ロールを構成するエンドレス管状フィルム
の厚みは、０．０５〜１ｍｍ程度、好ましくは０．０７
〜０．７ｍｍがよい。

【００２１】又、帯電ロール構成エンドレス管状フィル
ムと感光ドラムが面接触する接触幅は、１．５〜７ｍ
ｍ、好ましくは２〜６ｍｍ、より好ましくは、３〜５ｍ
ｍであるように帯電ロール−感光ドラム間隙をとり設置
する。本発明が従来の帯電ローラで行われる線接触（キ
スタッチ的）での帯電手段ではなく、面接触状態で帯電
されるのも前記特性を有する半導電性ポリアミドエラス
トマーエンドレス管状フィルムであることによるが、更
により効率的にはその接触幅をも条件として、始めて達
成される。これは本発明では帯電効率以外に耐久性（そ
れ自身の摩耗、摩耗から発生する表面劣化による表面抵
抗値変動一画像劣化）においても、より優れた効果を発
現させることも目的とするからである。この両方の効果
が同時的に発現されるために、接触幅も特定する必要が
あるということになる。ここで該幅が１．５ｍｍ未満で
は帯電効率の点で低下傾向になり、かつオゾンの発生傾
向も見られ、逆に７ｍｍを超えると帯電効率には低下は
見られないが、耐久性において低下傾向が見られる。ま
た感光体との接触回転において、その面接触が不均一に
なる危険性もあって避けねばならない。

【００２２】そして前記面接触幅は少なくとも複写時に
おいて、もたらされれば良いので、従って、帯電ロール
は感光体に対して複写前から面接触して配置されていて
も良いが、ある隙間をもって感光体面から離れて配置さ
れても良いことになる。このように、接触幅が上記指定
より少ないと電荷移行受渡し面での効率低下があり、大
きすぎると走行安定性、耐久性面で問題発生の可能性が
生じる。斯かる本発明の構成要件を適用すると、長期に
渡り優秀な機能を維持できる高性能の帯電ローラー式電
子写真複写装置を得ることができるのである。

【００２３】本発明では、前記従来の帯電ローラに代え
て、前記のとおり特定されるが、該ローラの基本を形成
する１０³〜１０¹³Ω／□、好ましくは１０⁵〜１０¹¹Ω
／□、更に好ましくは１０⁶〜１０⁹Ω／□の表面抵抗値
を有するポリアミドエラストマーエンドレス管状フィル
ムは次のようなものである。

【００２４】まず素材であるポリアミドエラストマー
は、非ゴム的弾性で、且つ高硬度（ショアＤ硬度で約６
０以上）のナイロン系樹脂をはじめとする各種熱可塑性
樹脂とは異なり、該ナイロン系樹脂に化学的方法によっ
てゴム的弾性を付与し、且つ低硬度（ショアＡ硬度で約
４５以上、ショアＤ硬度で約６０以下）で、熱可塑性を
有する非加硫のポリアミド系ゴム弾性樹脂といったもの
である。但し該ゴム弾性といっても、該エラストマーの
有するそれは、弾性余効変形の範囲内であって、天然ゴ
ム、合成ゴムに見られるような理想的弾性変形に近いも
のとは異なる。

【００２５】そして、ポリアミドエラストマー（ポリエ
ーテルブロックアミド）は、ポリエーテルブロックアミ
ドはハードセグメントとしてポリアミド、ソフトセグメ
ントとしてポリアルキレングリコールより構成された熱
可塑性エラストマー（ＴＰＥ）であり、次記の一般式に
て表示されるブロック共重合体である。即ち、−[−
（Ｎｙ）-ＮＨＣＯ−Ｒ₁−ＣＯＮＨ−（Ｒ₂Ｏ）ｎ−]ｍ
−（ここで Ｎｙ：ポリアミドセグメント、Ｒ₁，Ｒ₂：
アルキレン基である） ここで該ハードセグメント成分としては一般にナイロン
６、６６、６１０、１１、１２等の脂肪族ポリアミド叉
は芳香族ポリアミド成分よりなり、ソフトセグメントと
してはエントロピー弾性を示すようなソフト成分、例え
ば脂肪族ポリエーテル叉は脂肪族ポリエステル成分によ
ってなる。これらの各セグメント成分によって種々の組
み合わせができるので、それによって、ゴム弾性を替え
るとか、硬度を変えることもできる。また、より軟質化
の試みとして例えばハードセグメント成分の脂肪族ポリ
アミドにおいて、そのアミド基をホルムアルデヒドとか
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキ
レンオキサイドを反応させて、メチロール化とかエチロ
ール化、プチロール化等のアルキロール化をしてもよ
い。

【００２６】前記どのような成分との組合わせでも、本
発明にいうポリアミドエラストマーであれば、本発明の
課題は達成されるので、特定はされないがその中でも脂
肪族ポリアミド成分と脂肪族ポリエーテル成分との組み
合わせ結合によりなる脂肪族ポリアミドエーテルエラス
トマーを範ちゅうとするものにより改善される効果を見
ることができる。更にはハードセグメント部分を形成す
る脂肪族ポリアミド成分に関し、これがポリアミド１２
（ナイロン１２）セグメントに特定されると、更なる改
善効果を見ることができる。つまりポリアミド１２をセ
グメントとすることで、より安定した電気抵抗特性を持
ったエンドレス管状フィルムとなり、更により耐久性
（強度、寸法安定性等）にも優れ、また環境（湿度、温
度）に対しての影響も極めて小さい等、種々の特性を合
わせ有するという点でより優れているといえる。

【００２７】尚、ポリアミドエラストマーの製造法につ
いては、一般的に知られている方法によってつくられる
ものであるので、これには何んら制限はない。その製造
方法としては、例えば前記より好ましいものとして例示
するポリアミド１２をハードセグメントとするもので
は、末端アミノ化ポリアルキレンエーテルグリコールと
これに当量の脂肪族ジカルボン酸とω−ラウロラクタム
との混合物をナイロン型条件で重合することで得られ
る。

【００２８】そして前記ポリアミドエラストマーは、特
に表面抵抗値１０³ 〜１０¹³Ω／□を有し、かつエンド
レス管状フィルムの形態を有しているが、まず電気抵抗
特性を表面電気抵抗で特定するのは、感光体への帯電が
該エンドレス管状フィルムの表面で行われることによる
ものである。従って、少なくとも表層部分の電気抵抗値
は安定して、所望する値を維持し続ける必要がある。こ
れがポリアミドエラストマーを素材とすることで、他の
合成樹脂には見られないより安定した電気抵抗特性を発
現してくれる。この長時間安定した表面抵抗値が維持で
きることは、高画質での複写が安定して長時間行えるこ
とになる。

【００２９】前記表面抵抗での意義は、前記の通りであ
るが、しかし感光体への帯電を迅速に効率良く行うため
には、具体的な抵抗値として１０³ 〜１０¹³Ω／□の範
囲にあってはじめて達成される。そして前記表面抵抗値
を有するポリアミドエラストマーは、エンドレス管状フ
ィルム形状にあるが、この形状で帯電ローラとして使用
されることで、まず前記ブラシ状とかシート状での帯電
方式に比較して、帯電のための印加電圧が帯電動作の終
始にわたって一点に集中されずに、所定幅をもって均等
に帯電され続けることになる。その結果より安定した帯
電を長時間維持しつづけることができると共に、その表
面にクラック等の物理的破損をもたらすようなこともな
い。つまり耐久性により優れるという結果になる。また
継目が全くないので回転によって切断されるとか、円滑
な回転ができないとか、帯電ムラを発生させるとかの危
険性も全くないという点でもより有効なものといえる。
更に、帯電ロールを製作する点においても、該管状フィ
ルムを導電性ロール基体に篏着するだけで、簡単に製作
できるのでその製作時間と共に、常に安定した品質で得
ることができる。

【００３０】次に１０³ 〜１０¹³Ω／□の表面抵抗値を
有するポリアミドエラストマーエンドレス管状フィルム
の製造方法について説明する。まず前記ポリアミドエラ
ストマー（ペレット叉は粉体）に導電性粉体を５〜３０
重量％（対ポリアミドエラストマー粉体）、好ましくは
１０〜２５重量％を混合し分散する。この場合分散の手
段については該エラストマーと導電性粉体との間で最も
効率的な方法によるが、好ましいのは一旦ハイミキサー
等で混合した後、これを２軸押出機にて、溶融混練して
ペレット化し、これを次の管状フィルムの成形機に供す
るのが良い。ここで導電性粉体は、一般に粒径１〜５０
０μｍ程度のカーボン系と金属系粉体で具体的には、カ
ーボン系ではカーボンブラックとカーボンファイバー、
金属系ではアルミニウム・銀・銅・酸化亜鉛・インジウ
ム錫等が例示できる。他にチタン酸ウィスカー、カーボ
ンウィスカーも例示できる。

【００３１】前記導電性粉体は、更にポリアミドエラス
トマーとの混合分散性（相溶性）、成形性、成形後の安
定性（電気抵抗特性）等を考慮し、最適なものが選らば
れるが、このような点から選択すると中でもカーボンブ
ラックが好ましい。尚、カーボンブラックといっても、
その原料ソースの違いによって種々ある。それはアセチ
レンブラック、チャネルブラック、ファーネスブラッ
ク、サーマルブラック等であるが、中でもアセチレンブ
ラック叉はファーネスブラックの方がより好ましい。ま
た、この混合の場合に一般に知られている各種添加剤の
中から、有効であるものを選択し、少量（本発明の本質
を変えない範囲）添加し、併用することは許容される。

【００３２】そして、前記得られた混合体（粉体叉はペ
レット状）を、環状ダイ付き押出機（温度は一般に１５
０〜２５０℃）に供給して、エンドレス状の管状フィル
ムに押出成形する。ここで成形条件（温度、吐出圧力、
吐出速度、延伸等）については、実験的形態として決め
れば良いが、特に表面抵抗値のバラツキとの関係を見
て、事前チェックして詳細条件を決めるのが良い。

【００３３】尚、本発明に係わる電子写真複写装置によ
る複写は、単色にかぎらず多色も含まれ、各色トナーに
対して同様の作用効果をもたらす。

【００３４】結局、ポリアミドエラストマーを選定する
意義及びその効果としては、 帯電ロール素材に求められる最大の要求機能は、該ロ
ール表面の電荷を感光ドラムと密着し該感光ドラムを傷
つけることなく電荷を効率よく移行・授受できる事であ
る故、感光ドラム表面を摩耗・損傷させない適度な硬度
（ショアーＡ硬度：４５以上、ショアーＤ硬度：６０以
下）と、斑なく密着できる適度な曲げ弾性率（５，００
０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下）、圧縮弾性性能を有するもので
なくではならないのであり、ポリアミドエラストマーは
この条件を満足するエラストマーであり、更にその共重
合組成により圧縮弾性性能、硬度など物性を変える事が
可能であるゆえ目的に応じた共重合組成の共重合体を選
定する事による要求機能への対応能力も高い。

【００３５】帯電ロール素材は感光ドラムに電荷を移
行・受渡しするためのロールである故、優れた電気特性
特に電荷受渡しに必須となる表面抵抗値（１０³ 〜１０
¹³Ω／□、更に好ましくは１０⁶ 〜１０⁹ Ω／□）を持
たねばならないが、ポリアミドエラストマーはかかる電
気的特性を満足する範躊に有るポリマーであり、更に該
ポリアミドエラストマーは、カーボンブラック（アセチ
レンブラック、チャネルブラック、サーマルブラッ等）
や種々の金属微粉末やチタン酸ウイスカーなどの導電性
微粉末を（５〜３０重量％）添加し混練りして、希望す
る任意の最適の電気特性を有するポリアミドエラストマ
ーを調整・製造することが可能であり、又混練技術は既
に汎用技術として確立されており、目的達成のためこの
観点からも最適の素材（ポリマー）である。

【００３６】ポリアミドエラストマーは、前記の如く
熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）の一つであり、既存の
汎用設備にて任意形状の成型品に押出し成型・射出成型
が可能であり、本発明の構成要件であるエンドレス管状
フィルムを製造のための任意厚み、任意口径のチューブ
状物への押出し成型技術は既に汎用技術として完備して
おり、極めて容易に目的とする均質な任意厚み・口径の
エンドレス管状フィルムを製造する事ができるメリット
がある。

【００３７】前記の通り、ポリアミドエラストマーの
性状は、そのブロック共重合体の共重合組成（構成成
分）を選択することにより、 modify することが可能で
あり、ハードセグメント・ソフトセグメントに拘らず、
一般に構成モノマーユニットの鎖長の長いものを用いる
ことにより、又、側鎖の導入はより硬度・剛性・弾性率
の低いポリマーが得られ事が知られており、又更にハー
ド・ソフト各セグメント長・ブロック共重合比が弾性性
能を変えることも知られているので、共重合組成を適宜
選択して目的に応じたポリマーを任意に選択できるメリ
ットがある。本発明の実施例においては、電気的特性柔
軟性などの適正面よりハードセグメントとしてナイロン
１２を選定しているが何等これに限定するものではな
い。

【００３８】

【発明の実施の形態】次に本発明の帯電ローラー式電子
写真複写装置の具体的装置仕様に就いて説明を加える。
図１において、２はアルミ管を芯体とする導電性ゴムス
ポンジロールであって、これに本発明の表面抵抗値１０
³ 〜１０¹³Ω／□を有するポリアミドエラストマーエン
ドレス管状フィルム１が懸吊され装着されて帯電ロール
となって、感光ドラム３に対峙して配置されている。そ
して該管状フィルム１は感光ドラム３には接していない
状態（僅少の隙間）にある。感光ドラム３を帯電するた
めに、可変直流電源４によって所定電圧の印加を開始す
ると懸吊にある該管状フィルム１が感光ドラム３に面接
触（Ｗ＝１．５〜７ｍｍ）で吸着され、帯電（＋チャー
ジ）させることになる。この面接触幅を維持し、感光ド
ラム３の回転に連動して該管状フィルム１は、導電性ゴ
ムスポンジロール２（一般にフリー回転であるが、該感
光ドラム３に同期して自動回転機構としても良い）と共
に、回転しつつ帯電させる。所定の複写が終了し電圧印
加を停止すると、該管状フィルム１は離れて、原位置に
復帰する。該電源４は電圧計４ａを介して、リード線の
端子が芯体のアルミ管の側面に設けられている電極と繋
がっている。尚、５、６、７、８（８ａ）、９及び１０
は各々図２に対応して露光器、現像器、転写ドラム、複
写用紙、除電器及びトナー用クリーナーである。

【００３９】そして図２〜図４では、他の配置状態の例
を図１の部分図をもって示したものである。つまり図２
は、前記構成によって作製された導電性ゴムスポンジロ
ール１０に、前記エンドレス管状フィルムによる帯電ロ
ール１１を嵌着固定した状態での帯電ロールを所定の面
接触幅（Ｗ）になるように、帯電開始前に物理的に押し
つけて配置した場合である。所定幅で設定したら、電圧
を印加し帯電ロール１１を介して感光ドラム３を帯電に
導くが、該感光ドラムの回転によって該帯電ロールは連
動回転し、複写中一定の帯電電位をもって帯電し続け
る。尚該帯電ロールは、自由回転叉は感光ドラムとの自
動同期回転機構にしても良い。また感光ドラムに対して
脱装着機構を取り入れた方が接触幅調整の点からも好ま
しい。

【００４０】 図３は、前記図１の１つの応用形態であ
り、垂直位置で２つの導電ゴムスポンジロール１２，１
２を垂設し、前記エンドレス管状フィルム１３をベルト
状に嵌装したベルト状の帯電ロールで、これが感光ドラ
ム３に対峙し僅少な隙間をもたせて配置した場合であ
る。ここで僅少な隙間は、前記図１と同様に電圧印加に
よって発生する静電気引力で、該エンドレス管状フィル
ム１３が感光ドラム３表面に容易に吸着される距離であ
る。具体的数値については、例えば該エンドレス管状フ
ィルム１３の厚さ（柔軟性）、表面抵抗値、印加電圧等
によって左右されるので、これらの関係を事前にチェッ
クして決めるのが良いので、一義的に例示はできない。
尚、図３では、導電性ゴムスポンジロール１２の両方に
同時に電圧を印可する配線にしているが、どちらか一方
でも良い。

【００４１】更に図４は、図１のような状態で前記エン
ドレス管状フィルム１５が、導電性ゴムスポンジロール
１４に懸吊された帯電ロールを（１−Ｂ）に示すよう
に、帯電開始前に感光ドラム３に所定の面接触幅（Ｗ）
で物理的に押しつけて配置した場合を示している。該管
状フィルム１５は、該スポンジロール１４と共に、感光
ドラム３の回転によって連動するが、この時の該スポン
ジロール１４は自由回転するか、感光ドラム３と自動同
期回転するかのいずれかの機構をとる。そして図２と同
様に感光ドラム３に対して、脱装着機構を取り入れた方
が好ましい。尚、図２に対して、該管状フィルム１５は
長く、かつ嵌着自在であるために、その点からは本例の
方が好ましい構造形態である。

【００４２】尚、前記図１では前記エンドレス管状フィ
ルムを装着する導電性ロール基体はアルミ管を芯体とし
て、これに導電性ゴムスポンジを捲着したものを例示
し、好ましい形態として挙げるが、このアルミ管に代え
て他の金属管でも良く、また該導電性ゴムスポンジに代
えて、非スポンジの導電性ゴムシート、導電性の不織布
とかフェルト叉はこれらが適宜組み合わされた複合材を
捲着した導電性ロールを基体ロールとしても良い。また
前記捲着する材料自身の硬度、捲着して得られた導電性
ロール基体としての硬度については、一般にはゴム硬度
（ショアＡ）で１０〜５０程度が例示できるが、最適条
件については帯電効率、耐久性等に有効に寄与すること
を前提で事前テストとして決めるのが良い。

【００４３】以上の実施態様例に於いては、エンドレス
管状フィルムを装着する導電性ロール芯体をアルミニウ
ム管を芯材とし導電性スポンジを捲着した物を例示した
が、該ロールの芯体は何もアルミニウムに限定する必要
は全くなく、導電性の金属管であれば何れでもよく、又
導電性ゴムスポンジ層も何等ゴムスポンジである必要は
なく、導電性さえあれば圧縮弾性性能を備えた素材なら
ば何れでもよく、導電性を有するフエルトや導電性を有
するエラストマーなどを芯材に捲着した物は何れも対象
となり得る。

【００４４】

【実施例】以下に本発明の技術内容並びに実施態様を実
施例をもって更に詳しく説明する。［実施例１］ナイロ
ン１２をハードセグメントとする絶乾したポリエーテル
ポリアミド樹脂の粉末［宇部興産株式会社製 UBE PAE 1
200S，M.P.:157℃，比重:1.17，MFR:6〜13（190℃）］
と、２４重量％のアセチレンブラックを混合し、２軸混
練押出機を用いて混練し、導電剤を配合したポリエーテ
ルポリアミド樹脂のペレットを製作する。次いで得られ
たペレットを乾燥し、スリット幅１．５ｍｍのチューブ
押出し成型用環状ダイを装着した１軸押出機を用い、押
し出し温度１６０℃、引き取り速度１．２ｍ／分でイン
ナーサイジングし、空冷しながら積極的延伸を行わない
ように引き取りポリエーテルアミドのチューブを製作し
た。得られたポリエーテルアミドのチューブは、厚さ１
００±５μ、外径１０ｍｍφの極めて均質且つ平滑な表
面状態を有する管状フィルム（チューブ）であった。

【００４５】このチューブを３５０ｍｍ長にカットし、
表面抵抗値を測定した結果、その抵抗値は、２（±０．
２）×１０⁷ Ω／□であり、印加電圧を変えても測定場
所を変えても、抵抗値に実質的差を見出せない安定・均
質な抵抗値を有するチューブであった。このチューブを
用い図１に示したような帯電ローラー式電子写真複写装
置を作製した。即ち、作製したチューブ（以降、チュー
ブ１と呼ぶ）を３３０ｍｍ長にカットし、アルミニウム
管を芯材とし外周に導電性スポンジゴムを捲着した外径
７ｍｍφ 、長さ３３０ｍｍの導電性スポンジゴムロー
ル（表面硬度ショアーＡ１０）に挿入し、チューブが懸
吊状態で装着された帯電ロールを作製した。尚、該帯電
ロールの芯材のアルミニウム管の端部には回転接触する
電極を設け、リード線を引き出し電圧計４ａを介し可変
直流電源に接続した。

【００４６】この帯電ロールと感光ドラム３（ＯＰＣド
ラムで、感光表面には薄層のポリカーボネート膜がコー
ティングされている）を図１に示めす配置に設置する
が、ロール−ドラム間の間隙設定は、可変直流電源から
１．５ＫＶの電圧を印加し、帯電ロールに懸吊状態で装
着されて居るチューブが静電吸引力で感光ドラムに吸引
され、３〜５ｍｍの接触幅で接触する位置（間隙）にセ
ットし設置する。（このようにセットした間隙は約１ｍ
ｍであった）尚、この装置においては、帯電ロールは自
由回転機構とし、感光ドラムの回転に同期して回転する
ようにした。

【００４７】そしてこのように設定した帯電ローラー式
電子写真複写装置の帯電ロール−感光ドラムのチャージ
移転・授受能を評価するために、次の測定条件下におい
てドラムに帯電した電位を測定しその性能を評価した。
即ち、感光ドラムの帯電能を評価するために、露光器
５、現像器６及び転写ロール７を停止し、感光ドラム３
を２４ｍｍ／秒の表面速度で回転させ、可変直流電源４
から１．５ＫＶの電圧を印加し圧電ロールのチューブが
感光ドラムに接触幅３〜５ｍｍ幅で吸引接触されている
ことを確認後、感光ドラムの電位を電圧計で測定した。
測定結果は、電圧印加開始、即ち帯電スタート時の帯電
電位：４７０〜４８０Ｖ、連続回転５時間後の帯電電
位：４７０〜４８０Ｖであり、この装置の帯電ロール−
感光ドラムは安定したチャージの移転授受能があること
が確認できた。

【００４８】次いで、この装置の複写性能評価を次の条
件で実施した。即ち、複写原稿として１００線９０％の
網点画像（Ａ４）を用い、先のテストで機能停止してあ
った露光器５、現像器６（トナー黒）及び、転写ドラム
７の機能を復帰させ作動可能とし、前記試験と同じ印加
電圧と作動速度で感光ドラム３を回転させ、複写紙８
（Ａ４）を供給し連続複写テストを行い、複写画像の画
質テストを実施した。先ず複写環境条件室温２０℃、Ｒ
Ｈ４５％にて、１８，０００枚の連続複写を行い、１０
０枚、５，０００枚、１０，０００枚、１５，０００枚
目の複写試料を抜き取り、網点の再現忠実性とその濃度
などの画質チェックを実施した。原稿と１００枚目コピ
ー試料を比較基準として、対比試験を実施した画質評価
結果は、何れの時点での抜取り試料も網点再現忠実性及
び濃度など同画質であり満足する結果が確認された。

【００４９】次に、該複写装置に対する複写環境の影響
をチェックするために、前記テストを１８，０００枚迄
の連続複写テストで終了させ、複写環境を室温４０℃、
ＲＨ８０％に変更し、同様にして２，０００枚の連続複
写を実施し、この２，０００枚目のコピー試料をサンプ
リングし、先の評価試験に於ける画質評価試験の標準試
料（原稿と１００枚目コピー試料）と画質対比を行った
評価試験結果は、網点再現忠実性及び濃度など同画質で
あり高温・高湿下の環境条件下でも複写性能に影響を及
ぼさず複写できる事が確認できた。

【００５０】又、複写装置を停止し、電源をＯＦＦとし
て帯電ロールを取り出し、帯電チューブ１をアルミニウ
ム管に導電性スポンジを捲着したガイドロール２から抜
取り、該チューブの表面状態を顕微鏡を用い観察し、高
電圧付加による帯電チューブ１の損傷状態（表面あれの
存在の有無、クラック発生痕の有無など）をチェックし
たが、一切の異常も見受けられず、又外形寸法も１０mm
φで何等の変化もなかった。更に、表面抵抗値の再測定
も行ったが、その抵抗値は２（±０．２）×１０⁷Ω／
□でありテスト前と変化なく、ランニングテストによる
損傷が全く生じていないことが確認できた。以上の結
果、この複写装置は、実用上操業可能な作業環境下にお
いて経時変化を受けることなく連続運転に耐え、安定し
た高画質の複写が行える優れた性能有する複写装置であ
る事が確認できた。

【００５１】［比較例１］ 実施例１の帯電ロール用ポリアミドエラストマーチュー
ブのアセチレンブラック含有量を、４重量％、３１重量
％に変更して帯電ロール用チューブを製作した（即ち帯
電ロール用チューブの表面抵抗値を変更する）以外は他
を全く同一条件にして、帯電ロールの表面抵抗値の複写
性能に及ぼす効果を検討・評価した。製作した各々の帯
電ロール用チューブの表面抵抗値を測定した結果は、ア
セチレンブラック含有量を４重量％とした帯電ロール用
チューブ（以後、比４％と称する）では１０ ^１４ Ω／
□、同じく３１重量％に変更した帯電ロール用チューブ
（以後、比３１％と称する）では１０ ^２ Ω／□であっ
た。又、［比３１％］チューブではアセチレンブラック
添加量が多すぎるためか、その表面状態が若干あれ気味
であった。

【００５２】この比較サンプルを用い実施例１と同様に
して帯電ロール−感光ドラムのチャージ移転・授受能を
評価を実施したところ、［比４％］チューブを用いた帯
電ロールの場合感光ドラム上のチャージは５０〜１００
Ｖで必要な帯電電位が得られず若干の発熱が観測され、
［比３１％］チューブを用いた帯電ロールの場合は所定
帯電電位が得られたものの、表面状態にあれがあり、平
滑性に欠けるためか場所により帯電電位に斑があり均一
な帯電状態が確保できなかった。このように、［比４
％］、［比３１％］チューブを用いた帯電ロールに於い
ては、上記の如き帯電ロール−感光ドラムのチャージ移
転・授受能しか得られず、複写テスト実施に値しない故
複写テストは行わなかった。

【００５３】［実施例２］実施例１で使用したと同一の
ポリエーテルポリアミド樹脂の粉末［宇部興産株式会社
製 UBE PAE 1200S］を用い、アセチレンブラックの添加
配合量のみを１７重量％に変更し、同様に混合・混練・
ペレタイジングを行い、実施例１と同様の押出機を用い
紡出−引き取り条件のみを変更して、外径１５ｍｍφ、
厚み８３μの帯電ロール用ポリエーテルポリアミドのチ
ューブ１１を得た。このチューブを３８０ｍｍ長にカッ
トし表面抵抗値を測定した結果、その抵抗値は、５（±
０．５）×１０⁷ Ω／□であり、印加電圧を変えても測
定場所を変えても、抵抗値に実質的差を見出せない安定
・均質な抵抗値を有するチューブであった。

【００５４】３３０ｍｍ長にカットしたこのチューブ１
１を、アルミニューム管を芯材とし外周に導電性スポン
ジゴムを捲着した外径を１４．５ｍｍφ、長さ３３０ｍ
ｍ、表面硬度（ショアーＡ３５）のガイドロールに挿入
して加熱し、該芯材のガイドロールに篏合・密着し帯電
ロールを作製し、図２に示す如き仕様の帯電ローラー式
電子写真複写装置を組立て、該装置の帯電ロール−感光
ドラム間の接圧を接触幅３〜５ｍｍとなるように調整・
セットして、実施例１と同様に性能評価試験を実施し
た。尚、本装置において帯電ロールは、自由回転機構で
感光ドラム回転と同期回転する仕様となした。

【００５５】帯電ロール−感光ドラムのチャージ移転・
授受能評価結果は、電圧印加開始即ち帯電スタート時の
帯電電位：４７８〜４８７Ｖ、連続回転５時間後の帯電
電位：４７５〜４９０Ｖであり、この装置の帯電ロール
−感光ドラムも安定したチャージの移転授受能があるこ
とを示した。次いで、実施例１におけると同一条件で複
写性能テストを実施した。但し、本実施例のテストにお
いては、感光ドラム３の中心部に深さ１０μ、大きさ１
００μのピンホールを４個横列状態で開けて置いた。２
０℃、ＲＨ４５％雰囲気下に於けるテスト結果は、何れ
の時点での抜取り試料も網点再現忠実性及び濃度など同
画質であり満足する結果が確認され、且つ感光ドラムに
開けた４個のピンホールによる画像欠陥も見出せなかっ
た。又、高温多湿の環境条件４０℃、ＲＨ８０％雰囲気
下に於けるテスト結果も全く問題なく、複写環境が複写
性能に影響を及ぼさず複写できる事が確認できた。

【００５６】［比較例２］実施例２における帯電ロール
−感光ドラムの接触幅のみを、０．９〜１．２ｍｍ及び
８．５〜９ｍｍと変更した２条件の場合の複写性能を、
２０℃、ＲＨ４５％雰囲気下に於いて行った。性能評価
結果は、接触幅０．９〜１．２ｍｍの場合においては、
実施例１及び２の場合に比し画像の忠実度とシャープネ
スが若干劣り、且つ感光ドラムに開けたピンホールが微
かな淡黒色で複写されていた。又、接触幅８．５〜９ｍ
ｍの場合においては、複写枚数１５，０００枚程度から
画像の解像度が若干低下し、２０，０００枚では全体に
黒濃度が低く淡く感じられ、何れの場合も実施例２に比
較して帯電ロール−感光ドラム間の接触幅が不適切で複
写性能が不良であることが示された。以上の性能評価に
おいて表面抵抗値は、試験片シートの両端に電極を設け
リード線を介して、三菱油化株式会社製の抵抗測定機
「ハイレスタ」に繋ぎ印加電圧を１００、２５０、５０
０Ｖ（ＤＣ）と変化させて印加し、測定場所１０ヶ所の
抵抗値を測定し、この測定値を平均して表面固有抵抗値
とした。

【００５７】

【発明の効果】本発明は前記のように構成されているた
め次のような効果を有する。帯電ローラー式電子写真複
写装置について、帯電性能に優れチャージ移行・授受効
率がよく且つ、適度な硬度・曲げ弾性率・圧縮弾性を有
するポリアミドエラストマーを帯電ロールに採用したこ
とにより、帯電ロール−感光ドラム間の接触を弱い接圧
の面接触で実施することが可能となり、装置の耐久性が
増し安定したロングラン走行が可能となった。

【００５８】帯電ロールの表面抵抗値が安定して維持で
き、帯電ロール−感光ドラム間のチャージの移行・授受
効率がよく、安定した高忠実度でシャープな画像のロン
グラン複写が可能となった。

【００５９】感光ドラムへのチャージ移行・授受を帯電
ロール−感光ドラム間の面接触で行うため、操業（複写
作業）時のオゾン発生量が大幅に減少し環境汚染度が著
しく改善された。

【００６０】感光ドラム表面にピンホールがあっても画
像欠陥の発生が軽減される様になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の帯電ローラー式電子写真複写装置の概
要側断面、特に、帯電ローラの形態と感光体との配置関
係を示す概要側断面図である。

【図２】帯電ローラの形態と感光体との他の配置関係を
示す部分側断面である。

【図３】帯電ローラの形態と感光体との更に他の配置関
係を示す部分側断面である。

【図４】帯電ローラの形態と感光体との更に他の配置関
係を示す部分側断面である。

【図５】従来の帯電ローラー式電子写真複写装置の部分
側断面図である。

【符号の説明】

１，１１，１３，１５：エンドレス管状フィルム（チュ
ーブ） ２，１０，１２，１４：導電性スポンジロール ３：感光ドラム ４：可変直流電源

───────────────────────────────────────────────────── 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 G03G 15/16 103

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電ローラー式電子写真複写装置におい
   て、該帯電ローラーに１０^６〜１０^９Ω／□の表面抵抗
   値を有するショアＡ硬度４５以上、ショアＤ硬度６０以
   下のナイロン１２セグメントとポリアルキレングリコー
   ルよりなるセグメントを主成分として構成されるポリエ
   ーテルブロックアミドエラストマーのエンドレス管状フ
   ィルムが懸架されてなり、且つ複写時における感光体と
   の接触幅が１．５〜７ｍｍの面接触となるように設けら
   れてなることを特徴とする帯電ローラー式電子写真複写
   装置。
2. 【請求項２】 前記エンドレス管状フィルムが、金属芯
   体ローラーに導電性発泡体を捲着した導電性ローラーに
   懸吊されてなる帯電ローラーである請求項１に記載の帯
   電ローラー式電子写真複写装置。
3. 【請求項３】 前記ポリアミドエラストマーのエンドレ
   ス管状フィルムが、５〜３０重量％のカーボンブラック
   を含有している請求項１又は２に記載の帯電ローラー式
   電子写真複写装置。